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対象課程	科目名	単位数	科目コード	開講時期	授業科目区分
博士前期課程（修士課程）	量子コンピューティング特論 Quantum Computing	2	2456-01	2024年度後学期	関係科目

担当教員名
蜷川　繁

授業科目の学習・教育目標

キーワード

学習・教育目標

1.量子ビット 2.量子ゲート 3.量子アルゴリズム 4.量子アニーリング 5.量子暗号

現在，世界中で量子コンピュータの開発が進められている．現在，我々が日常用いているコンピュータは古典コンピュータとよばれる．量子コンピュータは計算の際に量子現象を利用することで古典コンピュータを凌駕する性能を示すことが期待されている．本科目では，情報工学の視点から量子コンピュータを学ぶ．

授業の概要および学習上の助言

量子コンピュータはその方式に応じて２種類（量子ゲート型と量子アニーリング型）に大別される．量子ゲート型では汎用計算機が実現できる．ここで汎用とは任意のアルゴリズムを実行できることを意味する．いっぽうの量子アニーリング型は組み合わせ最適化問題に特化した計算機である．この科目では両者の方式を学ぶ．さらに原理的に盗聴が無効となる量子暗号についても学ぶ．講義では理解を深めるために量子計算機のシミュレータを用いる．量子コンピュータの性能を理解するためには計算論，とくに計算複雑性理論の知識が必要となるので，その基礎についても学ぶ．

教科書および参考書・リザーブドブック
教科書はない．参考文献は講義で紹介する．

履修に必要な予備知識や技能
事前に要求される知識はない．シミュレータを使うことがあるのでノートパソコンを持参すること

学生が達成すべき行動目標
No.
①	量子ビットの定義を説明できる
②	量子ゲートの機能を説明できる
③	ブロッホ球の定義を説明できる
④	ドイチュ-ジョサのアルゴリズムトの動作を説明できる
⑤	量子アニーリングの動作を説明できる
⑥	量子暗号のしくみを説明できる

達成度評価
評価方法	試験	クイズ小テスト	レポート	成果発表 (口頭・実技)	作品	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	0	0	0	50	0	0	50	100

評価の要点
評価方法	行動目標		評価の実施方法と注意点
試験	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
クイズ小テスト	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
レポート	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
成果発表 (口頭・実技)	①	レ	授業で発表課題を提示する．
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥
作品	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
ポートフォリオ	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
その他	①	レ	講義の出席状況を評価対象とする
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥

具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安	標準的な達成レベルの目安
右記の標準的な達成レベルに加えて，各自の研究分野の工学設計上の問題例について量子計算の手法に基き解析，評価できる．	授業で扱う各単元の内容をほぼ理解し，それらを代表する演習問題をほぼ，正確に解答できる．

※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間（例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間／週）を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。

授業明細
回数	学習内容	授業の運営方法	学習課題予習・復習	時間：分※
第1回	オリエンテーション量子力学へ至る歴史	講義	予習・復習	30
第２回	ベクトル空間その１	講義と演習	予習・復習	45
第３回	ベクトル空間その２	講義と演習	予習・復習	45
第４回	部分空間	講義と演習	予習・復習	45
第５回	内積空間	講義と演習	予習・復習	45
第６回	線形写像	講義と演習	予習・復習	45
第７回	双対性	講義と演習	予習・復習	45
第８回	量子力学の基礎	講義と演習	予習・復習	45
第９回	量子ビット	講義と演習	予習・復習	45
第10回	ブロッホ球	講義と演習	予習・復習	45
第11回	量子ゲート	講義と演習	予習・復習	45
第12回	ドイチュ・ジョサのアルゴリズム	講義と演習	予習・復習	45
第13回	グローバーのアルゴリズム	講義と演習	予習・復習	45
第14回	量子アニーリング	講義と演習	予習・復習	45
第15回	量子暗号授業の振り返り	講義と演習	予習・復習	45