今日からモノ知りシリーズ トコトンやさしい量子コンピュータの本【著者】山﨑耕造

読書履歴
2022.11.01

【タイトル】今日からモノ知りシリーズ トコトンやさしい量子コンピュータの本
【著者】山﨑耕造
【ハマり度】★★★☆☆
【内容】
量子コンピュータは、
量子力学を使って能力を飛躍的に向上させた次世代のコンピュータ。
従来のコンピュータ(古典コンピュータ)の素子は
「ビット」で扱うのに対して、
量子コンピュータでは
「量子ビット」 により情報を扱う。
本書では、この話題の技術について、
基礎理論から、関連知識、
開発状況、未来展望までを紹介する。

【感想】
仕事の関係上、勉強のために
読んでみました。
最初のうちは戦えたけど
途中から？？？？？
量子力学とかの話になると
ちんぷんかんぷんでした。(^◇^;)
きっと優しく書いてあるんだろうけど
自分の知識不足でわかりませんでした
修行不足です。
って、感じながら読んでいます。
読書って、本当に有益ですよね〜

個人的に勉強になったポイントを
まとめておきます！

単位:キュビット[qubit]
１量子ビット：０と１を重ね合わせ

同時に扱える情報：２のｎ乗分扱える
(例）
１量子ビット：２つ
２量子ビット：４つ
３量子ビット：８つ

量子ゲートコンピュータとは？
通常のPCは、ゲート（古典ゲート）型PCです。
これと同じように動く汎用の量子PCのこと。
情報の最小単位が門（ゲート）をくぐると
時間的に変化して出力される
万能型PCを目指している

ユニタリ変換とは
ビット状態を示すベクトルの大きさが常に１であり、
長さを変化させない変換のこと

量子イジング方式コンピュータとは？
磁気性体内部のスピンのイジングモデルを基礎として
熱や磁場でエネルギーを変化させて、
エネルギー最小の状態を求めることができる
用途は限定されている

イジングモデルとは
磁性体の性質を単純化したモデル
上向き・下向きの２つの状態を持つスピンから
構成されたモデル

量子アニーリング方式とは？
焼きなまし法のこと
（高いエネルギー状態→低いエネルギー状態へ持っていくイメージ？）
量子イジング方式の１種
古典回路で模擬するSA方式
量子トンネル効果を利用するQA方式
長所
・組み合わせ最適化
・AIや機械学習
・ノイズに強い
短所
高速化のためのアルゴリズム（計算手順）がない
誤り訂正の方法が存在しない。

量子ニューラルネット方式とは？
光パラメトリック発振のこと
光パルスをレーザ発振器で制御する
光パラメトリック発振は、ブランコ漕ぎの原理
光ポンプに対して、０とπの位相の
２種の光パルスが量子ビットとして生成する

量子誤り訂正とは？
エラー内容
古典的エラー　⇒　ビット反転エラー
量子的エラー　⇒　ビット反転エラーと位相フリップエラー

エラー訂正
古典的　⇒　多数決
量子的　⇒　誤り訂正符号を加える

※量子PCの特長として
・エラーを測定しようとすると量子状態が変化してしまう
・量子状態をコピーすることができない
　量子力学のノークローニング（非コローン化・量子複製不可能）定理

RSA暗号の仕組みとは？
桁数が大きい合成数の素因数分解を
実用的な時間内に実行することは
困難であることを安全性の根拠とした
公開鍵暗号の一つです。
フェルマーの小定理を利用して暗号化と復号が可能になる

１．受信者が公開鍵と秘密鍵を生成する
１－１．異なる２つの大きな素数「p」「q」を任意にとる
１－２．n＝pqとする
１－３．（p-１）（q-１）と互いに素な自然数eを任意にとる
１－４．edを（p-１）（q-１）で割った余りが１となる自然数dを任意にとる

２．送信者がメッセージを暗号化する
２－１．送りたいメッセージを自然数xとする。ただしx＜nとする
２－２．xをe乗し、これをnで割った余りをyとする

３．受信者がメッセージを復号する
３－１．yをd乗する
３－２．これをnで割った余りが平文xとなる

※フェルマーの小定理とは
Fermat の小定理とは，
p が素数ならば，任意の整数 n に対して np≡n (mod p) が成り立つ
という定理です。または，
p が素数で，整数 n が p で割り切れないならば， np-1≡1 (mod p) が成り立つ
という形で述べることもあります。(どちらも同じ意味なのは少し考えればわかります。)

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