量子コンピュータ
Googleは量子ゲートマシンの高速性が2017年末までに実証されると予想した。古典コンピューターよりも実際の量子ゲートマシンの方が高速に解ける問題が存在することを、量子超越性と呼び、このような問題の探索が続けられている。2019年10月23日、Googleは、ランダムに作った量子回路の出力結果を推定すると言う問題で、量子超越性を実証したと発表した。
量子ゲートマシン上で素因数分解を行うショアのアルゴリズムは、2001年にIBMが世界で初めて15(=3×5)の分解に成功した。2012年にブリストル大学が21(=3×7)の素因数分解を行い記録を更新したが、21を超える数の素因数分解に成功したという報告はない(2019年9月時点)。
量子コンピュータとしては、量子ゲート型以外に、D-Waveなどの量子アニーリングやその他いくつかのタイプが提案されている、量子イジングマシンはQUBO(制約のない二値二次式の最適化)(英語版)に特化した専用計算機と言える。
CPhaseと呼ばれる。
V ( φ ) : | x ⟩ → { e i φ | x ⟩ if x = 111 ⋯ | x ⟩ otherwise {\displaystyle V(\phi ):|x\rangle \to {\begin{cases}e^{i\phi }|x\rangle &{\mbox{if }}x=111\cdots \\|x\rangle &{\mbox{otherwise}}\end{cases}}}
1量子ビットの場合は、以下の通り。
V ( φ ) = ( 1 0 0 e i φ ) {\displaystyle V(\phi )={\begin{pmatrix}1&0\\0&e^{i\phi }\end{pmatrix}}}
Filip Wojcieszyn:"Introduction to Quantum Computing with Q# and QDK"、Springer、ISBN 978-3030993788(2022年5月7日)。
Mariia Mykhailova:"Q# Guide: Instant Help for Q# Developers"、Oreilly、ISBN 978-1098108861(2022年7月19日)。
S. C. Kaiser, C. Granade, 黒川 利明 (訳):「PythonとQ#で学ぶ量子コンピューティング」、朝倉書店、ISBN 978-4254122688 (2022年9月6日)。
西村治道:「基礎から学ぶ 量子計算:アルゴリズムと計算量理論」、オーム社、ISBN 978-4-274-22969-5(2022年11月18日)。
束野仁政:「量子コンピュータの頭の中――計算しながら理解する量子アルゴリズムの世界」、技術評論社、ISBN 978-4297135119(2023年6月19日)。
工藤 和恵:「基礎から学ぶ 量子コンピューティング: イジングマシンのしくみを中心に」、オーム社、ISBN 978-4274230509(2023年6月23日)。
Yongshan Ding、Frederic T. Chong: 「量子コンピュータシステム: ノイズあり量子デバイスの研究開発」、オーム社、ISBN 978-4274230660(2023年7月3日)。
Johnston, Nic Harrigan, Mercedes Gimeno-Segovia:「動かして学ぶ量子コンピュータプログラミング」、オライリージャパン、ISBN 978-4873119199 (2020年8月27日)。
Maria Schuld、Francesco Petruccione、大関 真之 (監訳):「量子コンピュータによる機械学習」、共立出版、ISBN 978-4320124622(2020年8月28日)。
嶋田義皓:「量子コンピューティング 基本アルゴリズムから量子機械学習まで」、オーム社、ISBN 978-4-274-22621-2(2020年11月9日)。
杉﨑研司:「量子コンピュータによる量子化学計算入門」、講談社、ISBN 978-4065218273(2020年12月7日)。
湊雄一郎, 加藤拓己, 比嘉恵一朗, 永井隆太郎:「IBM Quantumで学ぶ量子コンピュータ」、秀和システム、ISBN 978-4798062808 (2021年3月6日)。
Sarah C. Kaiser, Christopher Granade:”Learn Quantum Computing with Python and Q#: A hands-on approach”、Manning、ISBN 978-1617296130(2021年6月22日)。
Johnny Hooyberghs:”Introducing Microsoft Quantum Computing for Developers: Using the Quantum Development Kit and Q#”、Apress、ISBN 978-1484272459 (2021年12月10日)。
量子コンピュータ用のプログラミング言語とその処理系の実装方法が多数提案されており、QCLなどがある。詳細は、量子プログラミング言語 を参照。
量子コンピュータ特有のアルゴリズムがいくつか知られており、伝統的に有名なものを示す。他の物は、Quantum Algorithm Zooなどを参照。
振幅に対して離散フーリエ変換を行うが、振幅は直接は観測できないことに注意が必要。ショアのアルゴリズムで使われている。QCLでのソースコードは以下の通り。変数 q を離散フーリエ変換している。V は conditional phase、H はアダマール変換である。