量子コンピュータが本当にわかる! ― 第一線開発者がやさしく明かすしくみと可能性

目次
第1章 量子コンピュータとは?
量子コンピュータは未来のひみつ道具?
今、量子コンピュータが熱い
誤解ばかりの量子コンピュータ
誤解1:量子コンピュータはあらゆる計算が速くなる?
誤解2:量子コンピュータは並列計算するから速くなる?
誤解3:量子コンピュータは数年後には実用化される?
コンピュータの仕組みと歴史
現代のコンピュータの誕生と進歩
量子コンピュータの必要性
量子コンピュータの誕生
量子コンピュータで世の中はどう変わる?
コラム 量子コンピュータには、ゲート型とアニーリング型の2種類ある?

第2章 量子力学の最も美しい実験から探る量子コンピュータの正体
量子コンピュータと量子力学
量子力学はどれくらいミクロな世界か?
「2重スリットの実験」~水面を進む波の場合
「2重スリットの実験」~電子1個の場合~
電子は2つの隙間を同時に通っている?
重ね合わせは壁に当たった瞬間に壊れる
重ね合わせ「具合」にも色々ある
2重スリットの実験から理解する量子コンピュータの計算の仕組み
なぜ日常的な世界とミクロの世界は違うのか?

第3章 量子コンピュータの計算の仕組み
現代のコンピュータと量子コンピュータ
現代のコンピュータの情報処理の仕組み
ビットの基本的な変換=論理演算
論理演算を組合わせればどのような計算もできる
ビットと論理演算の「量子バージョン」とは?
量子ビットは「重ね合わせ具合」で情報を表す
量子ビットから取り出せる情報には制約がある
1個の量子ビットの重ね合わせ具合を変える量子論理演算
2個の量子ビットを連携させる量子論理演算
量子コンピュータは波を操って答えを導く計算装置
並列計算だけでは計算は速くならない
コラム1 通常のコンピュータと量子コンピュータの足し算回路
コラム2 量子コンピュータは逆向きにさかのぼれるコンピュータ

第4章 量子コンピュータはなぜ計算が速いか?
量子コンピュータの速さに関する誤解
現代のコンピュータが苦手な問題
量子コンピュータが現代のコンピュータより「速い」とは?
どのような問題で量子コンピュータの計算が速くなるのか?
高速化メカニズムの具体例1:グローバーの解法
グローバーの解法の具体的な計算手順
高速化メカニズムの具体例2:ミクロな化学の計算
化学計算の具体的な計算手順
量子コンピュータで高速化する計算は他にも色々ある
コラム 量子超越性とは?

第5章 量子コンピュータの実現方法
量子コンピュータをどうやって作るか?
量子コンピュータを作るのはとにかく難しい
コンピュータにはエラー訂正が必須
量子コンピュータ開発の今
量子コンピュータのメジャーな方式の比較
量子コンピュータ方式1:超電導回路方式
量子コンピュータ方式2:イオン方式
量子コンピュータ方式3:半導体方式
量子コンピュータ方式4:光方式
量子コンピュータのこれから
コラム 実際に量子コンピュータを使ってみる

第6章 光量子コンピュータ開発現場の最前線
量子コンピュータ開発の真実とは?
私が光量子コンピュータの研究を始めたきっかけ
光量子コンピュータの実現を可能にする新方式の量子テレボーテーション
ループ型光量子コンピュータ方式で大規模化を狙う
実際の研究開発の現場
テーブルの上に作りこまれた光回路
光回路を安定に制御する
研究開発を行う心構え
現状の光量子コンピュータはまだまだである
量子コンピュータのこれから
コラム 光の量子が活躍する未来

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