「クラウド量子計算入門―IBMの量子シミュレーションと量子コンピュータ： 中山茂」
内容紹介：
IBMから提供される無料の量子計算プラットフォームを体験する!大学での講義を想定した豊富な例題、演習、実験で理解を深める。16の量子実験を通して、量子アルゴリズムを学び、量子シミュレーションで実行する。
2016年10月10日刊行、331ページ。
著者について：
中山茂（なかやましげる）
京都生まれ。京都大学大学院工学研究科博士課程修了後、上智大学、英国Reading大学、京都工芸繊維大学、兵庫教育大学、英国Oxford大学、鹿児島大学を経て、2014年に定年退職。京都大学工学博士。
理数系書籍のレビュー記事は本書で329冊目。
IBM Quantum Experience（入口）
http://www.research.ibm.com/quantum/
前回の「クラウド量子計算入門： 中山茂：(2) ブログ記事の方針変更」という記事で『「Real Quantum Processor」を選択すると、配置できる測定アイコンはひとつだけなので、量子ビット毎に複数の測定アイコンを置くことができない。またブロッホ球測定のアイコンは現在の仕様では無くなってしまっている。』と書いたのだが、まったく違うことがわかったので取り急ぎ訂正記事として投稿させていただこう。
まず、測定アイコンはずらした形に置けば複数配置して実験することができることがわかった。この図でQuantum Circuitの中で斜めに３つ配置したピンク色のアイコンのことである。
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またブロッホ測定のアイコンがComposer上に配置できないというのは本当だが、現在の仕様でブロッホ球は測定結果のページに自動的に表示されるようになっている。ただし、本書が書かれていたときの表示方法とは違うので、注意が必要だ。たとえばこの画像のように３つの量子ビットが１つのブロッホ球に表示されるのが現在の仕様だ。
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上にあげた２つのスクリーンショットは本書の268ページで説明されている「GHZ状態のZZZ測定」という実験を行った結果だ。
これは多粒子（この場合は３粒子）のもつれ状態であるGHZ状態を用いて量子非局所性状態を証明するための実験である。ベル状態よりもGHZ状態を用いたほうが局所実在性の破れが強く出て、ベル状態の局所実在性の確率論的な破れよりも、GHZ状態の局所実在性のほうが決定論的な破れがあるとされている。
ということで、本書に解説されているすべての実験は現在公開されている量子コンピュータで実験可能であることがわかった。けれども、章ごとにすべて実験して紹介すると１年くらいかかってしまう。であるから、いくつかめぼしい実験を紹介をするにとどめ、本全体の感想記事として後日書かせていただくことにしたい。
著者の中山先生は次の本も2年前にお書きになっている。目次を見ると本書の理論的側面を学べる本だということがわかる。合わせてお読みになるとよいだろう。Kindle版は固定レイアウトなのでご注意。
「量子アルゴリズム：中山茂」（Kindle版）（目次）
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量子コンピュータ関連の本： Amazonで検索
関連記事：
発売情報： クラウド量子計算入門： 中山茂
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/d360b69100fbe723c5b9410dbf3f5f4d
量子コンピュータ入門：宮野健次郎、古澤明
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/ef75709187cf4b35a12f2d9fdf73a320
ファインマン計算機科学：ファインマン, A.ヘイ, R.アレン
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/4f7f453019fd463ed2bfdeaa7b288d79
量子コンピュータ、量子アルゴリズムを学びたい高校生のために
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/1b2940b648bda682aa27192eb8261972
発売情報：量子プログラミングの基礎： イン・ミンシェン
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/27e4d9a10982d4d69c0029fc4c801708
関連ページ：
IBMの量子コンピュータを使ってみた
http://kadora.hatenablog.com/entry/2016/09/10/230116
従来のPCの1億倍高速な量子コンピューターはどのような仕組みで動いて物理的限界を突破しているのかがわかるムービー
http://gigazine.net/news/20151210-quantum-computers-explained/
わかりやすい量子コンピュータ
http://matome.naver.jp/odai/2133630808407668301
「ITエンジニアのための量子コンピュータ入門」連載一覧
http://codezine.jp/article/corner/629
量子力学の反常識が創りだす量子コンピューティングの世界
?量子コンピュータの頭脳としての量子アルゴリズム?
http://www.kyoto-su.ac.jp/project/st/st14_03.html
米メリーランド大学、世界初となる「汎用計算可能量子コンピュータ」モジュールを開発
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1014034.html
関連動画：
量子論、量子テレポーテーション、量子コンピュータ
量子の制御とコンピュータ（量子コンピュータの原理の概要説明）
量子コンピュータ授業 #1（15回の講義。本書で解説される量子ゲート、量子アルゴリズムのほとんどを学ぶことができる。）
15回の講義内容
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「クラウド量子計算入門―IBMの量子シミュレーションと量子コンピュータ： 中山茂」
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第1章 はじめてのIBMの5量子ビット実験
1.1 IBMの量子シミュレーションと量子コンピュータ実験
1.2 クラウド量子計算に期待されること
1.3 クラウド量子計算への歩み
1.4 はじめてのIBMのクラウド量子計算
1.5 はじめてのIBMの量子シミュレータ
1.6 はじめてのIBMの量子コンピュータ
第2章 パウリゲートの量子実験
2.1 パウリゲートとは
2.2 恒等ゲートとパウリゲートを使った量子シミュレータ実験
第3章 アダマールゲートの量子実験
3.1 アダマール変換とは
3.2 アダマール演算による量子シミュレータ実験
第4章 位相シフトゲートの量子実験
4.1 位相シフト演算とは
4.2 T深度による量子実験
第5章 制御NOTゲートの量子実験
5.1 制御NOTゲートと重ね合わせ状態
5.2 制御NOTゲートによるもつれ状態生成
5.3 制御NOTゲートにおけるパウリ演算子
5.4 制御NOTゲートによる交換ゲート
5.5 制御Uゲートの生成
第6章 トフォリゲートの量子実験
6.1 3量子ビットのもつれ状態
6.2 トフォリゲートの量子実験
6.3 フレッドキンゲートの量子実験
第7章 ドイチ・ジョザ問題の量子実験
7.1 ドイチ問題の量子実験
7.2 ドイチ・ジョザ問題の量子実験
第8章 ベルンシュタイン・ヴァジラニ問題の量子実験
8.1 関数f(x)=x・aの定数aを求めるベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
8.2 n=1のベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
8.3 n=2のベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
8.4 n=3のベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
第9章 サイモン問題の量子実験
9.1 サイモン問題とは
9.2 n=2のサイモン問題の量子実験
第10章 量子フーリエ変換の量子実験
10.1 量子フーリエ変換の定義
10.2 量子フーリエ変換に必要な制御Sゲートの作成
10.3 量子フーリエ変換ゲートの実装
10.4 逆量子フーリエ変換ゲート
10.5 量子フーリエ変換によるシフト不変性
第11章 位相・固有値・位数推定問題の量子実験
11.1 位相推定問題の量子実験
11.2 ユニタリ変換の固有値推定アルゴリズムの量子実験
11.3 位数発見アルゴリズムの量子実験
第12章 ショアの素因数分解問題の量子実験
12.1 因数分解とユークリッドの互除法
12.2 ショアの素因数分解アルゴリズム
12.3 ショアの素因数分解のための量子回路
第13章 グローバーの探索問題の量子実験
13.1 グローバーの探索問題とは
13.2 グローバーの振幅増幅手法の量子回路
第14章 量子非局所性の量子実験
14.1 量子非局所性とCHSH不等式
14.2 GHZ状態の量子非局所性実験
第15章 量子通信の量子実験
15.1 量子高密度符号
15.2 量子転送
第16章 量子エラーとスタビライザー測定
16.1 量子エラーとシンドローム診断
16.2 ビットパリティ識別
16.3 符号パリティ識別
第17章 量子誤り訂正の量子実験
17.1 量子誤り訂正のための符号化と複合化
17.2 量子誤り訂正ゲート
内容紹介：
IBMから提供される無料の量子計算プラットフォームを体験する!大学での講義を想定した豊富な例題、演習、実験で理解を深める。16の量子実験を通して、量子アルゴリズムを学び、量子シミュレーションで実行する。
2016年10月10日刊行、331ページ。
著者について：
中山茂（なかやましげる）
京都生まれ。京都大学大学院工学研究科博士課程修了後、上智大学、英国Reading大学、京都工芸繊維大学、兵庫教育大学、英国Oxford大学、鹿児島大学を経て、2014年に定年退職。京都大学工学博士。
理数系書籍のレビュー記事は本書で329冊目。
IBM Quantum Experience（入口）
http://www.research.ibm.com/quantum/
前回の「クラウド量子計算入門： 中山茂：(2) ブログ記事の方針変更」という記事で『「Real Quantum Processor」を選択すると、配置できる測定アイコンはひとつだけなので、量子ビット毎に複数の測定アイコンを置くことができない。またブロッホ球測定のアイコンは現在の仕様では無くなってしまっている。』と書いたのだが、まったく違うことがわかったので取り急ぎ訂正記事として投稿させていただこう。
まず、測定アイコンはずらした形に置けば複数配置して実験することができることがわかった。この図でQuantum Circuitの中で斜めに３つ配置したピンク色のアイコンのことである。
またブロッホ測定のアイコンがComposer上に配置できないというのは本当だが、現在の仕様でブロッホ球は測定結果のページに自動的に表示されるようになっている。ただし、本書が書かれていたときの表示方法とは違うので、注意が必要だ。たとえばこの画像のように３つの量子ビットが１つのブロッホ球に表示されるのが現在の仕様だ。
上にあげた２つのスクリーンショットは本書の268ページで説明されている「GHZ状態のZZZ測定」という実験を行った結果だ。
これは多粒子（この場合は３粒子）のもつれ状態であるGHZ状態を用いて量子非局所性状態を証明するための実験である。ベル状態よりもGHZ状態を用いたほうが局所実在性の破れが強く出て、ベル状態の局所実在性の確率論的な破れよりも、GHZ状態の局所実在性のほうが決定論的な破れがあるとされている。
ということで、本書に解説されているすべての実験は現在公開されている量子コンピュータで実験可能であることがわかった。けれども、章ごとにすべて実験して紹介すると１年くらいかかってしまう。であるから、いくつかめぼしい実験を紹介をするにとどめ、本全体の感想記事として後日書かせていただくことにしたい。
著者の中山先生は次の本も2年前にお書きになっている。目次を見ると本書の理論的側面を学べる本だということがわかる。合わせてお読みになるとよいだろう。Kindle版は固定レイアウトなのでご注意。
「量子アルゴリズム：中山茂」（Kindle版）（目次）
量子コンピュータ関連の本： Amazonで検索
関連記事：
発売情報： クラウド量子計算入門： 中山茂
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/d360b69100fbe723c5b9410dbf3f5f4d
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http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/ef75709187cf4b35a12f2d9fdf73a320
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http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/4f7f453019fd463ed2bfdeaa7b288d79
量子コンピュータ、量子アルゴリズムを学びたい高校生のために
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/1b2940b648bda682aa27192eb8261972
発売情報：量子プログラミングの基礎： イン・ミンシェン
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/27e4d9a10982d4d69c0029fc4c801708
関連ページ：
IBMの量子コンピュータを使ってみた
http://kadora.hatenablog.com/entry/2016/09/10/230116
従来のPCの1億倍高速な量子コンピューターはどのような仕組みで動いて物理的限界を突破しているのかがわかるムービー
http://gigazine.net/news/20151210-quantum-computers-explained/
わかりやすい量子コンピュータ
http://matome.naver.jp/odai/2133630808407668301
「ITエンジニアのための量子コンピュータ入門」連載一覧
http://codezine.jp/article/corner/629
量子力学の反常識が創りだす量子コンピューティングの世界
?量子コンピュータの頭脳としての量子アルゴリズム?
http://www.kyoto-su.ac.jp/project/st/st14_03.html
米メリーランド大学、世界初となる「汎用計算可能量子コンピュータ」モジュールを開発
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1014034.html
関連動画：
量子論、量子テレポーテーション、量子コンピュータ
量子の制御とコンピュータ（量子コンピュータの原理の概要説明）
量子コンピュータ授業 #1（15回の講義。本書で解説される量子ゲート、量子アルゴリズムのほとんどを学ぶことができる。）
15回の講義内容
ブログ執筆のはげみになりますので、１つずつ応援クリックをお願いします。
「クラウド量子計算入門―IBMの量子シミュレーションと量子コンピュータ： 中山茂」
第1章 はじめてのIBMの5量子ビット実験
1.1 IBMの量子シミュレーションと量子コンピュータ実験
1.2 クラウド量子計算に期待されること
1.3 クラウド量子計算への歩み
1.4 はじめてのIBMのクラウド量子計算
1.5 はじめてのIBMの量子シミュレータ
1.6 はじめてのIBMの量子コンピュータ
第2章 パウリゲートの量子実験
2.1 パウリゲートとは
2.2 恒等ゲートとパウリゲートを使った量子シミュレータ実験
第3章 アダマールゲートの量子実験
3.1 アダマール変換とは
3.2 アダマール演算による量子シミュレータ実験
第4章 位相シフトゲートの量子実験
4.1 位相シフト演算とは
4.2 T深度による量子実験
第5章 制御NOTゲートの量子実験
5.1 制御NOTゲートと重ね合わせ状態
5.2 制御NOTゲートによるもつれ状態生成
5.3 制御NOTゲートにおけるパウリ演算子
5.4 制御NOTゲートによる交換ゲート
5.5 制御Uゲートの生成
第6章 トフォリゲートの量子実験
6.1 3量子ビットのもつれ状態
6.2 トフォリゲートの量子実験
6.3 フレッドキンゲートの量子実験
第7章 ドイチ・ジョザ問題の量子実験
7.1 ドイチ問題の量子実験
7.2 ドイチ・ジョザ問題の量子実験
第8章 ベルンシュタイン・ヴァジラニ問題の量子実験
8.1 関数f(x)=x・aの定数aを求めるベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
8.2 n=1のベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
8.3 n=2のベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
8.4 n=3のベルンシュタイン・ヴァジラニ問題
第9章 サイモン問題の量子実験
9.1 サイモン問題とは
9.2 n=2のサイモン問題の量子実験
第10章 量子フーリエ変換の量子実験
10.1 量子フーリエ変換の定義
10.2 量子フーリエ変換に必要な制御Sゲートの作成
10.3 量子フーリエ変換ゲートの実装
10.4 逆量子フーリエ変換ゲート
10.5 量子フーリエ変換によるシフト不変性
第11章 位相・固有値・位数推定問題の量子実験
11.1 位相推定問題の量子実験
11.2 ユニタリ変換の固有値推定アルゴリズムの量子実験
11.3 位数発見アルゴリズムの量子実験
第12章 ショアの素因数分解問題の量子実験
12.1 因数分解とユークリッドの互除法
12.2 ショアの素因数分解アルゴリズム
12.3 ショアの素因数分解のための量子回路
第13章 グローバーの探索問題の量子実験
13.1 グローバーの探索問題とは
13.2 グローバーの振幅増幅手法の量子回路
第14章 量子非局所性の量子実験
14.1 量子非局所性とCHSH不等式
14.2 GHZ状態の量子非局所性実験
第15章 量子通信の量子実験
15.1 量子高密度符号
15.2 量子転送
第16章 量子エラーとスタビライザー測定
16.1 量子エラーとシンドローム診断
16.2 ビットパリティ識別
16.3 符号パリティ識別
第17章 量子誤り訂正の量子実験
17.1 量子誤り訂正のための符号化と複合化
17.2 量子誤り訂正ゲート