量子コンピューティングとソフトウェア開発入門

量子ビットから Qiskit による実装まで、コードで理解する基礎と実践

量子ビットの基礎から量子回路、主要アルゴリズム、Qiskitを用いた実装までを、理論とコードの両面から学ぶための入門書。

Quantum Computing
Quantum Software
Qiskit
Programming

書誌情報

状況: 執筆中
分野: 量子技術
言語: 日本語
形態: 印刷書籍・電子書籍（予定）

この本について

量子コンピュータのプログラムは、重ね合わせや干渉といった量子力学の性質を計算に直接利用します。この計算モデルは従来のプログラミングの延長線上にはなく、経験を積んだ開発者ほど、最初のつまずきが大きくなりがちです。本書はソフトウェア開発者を読者に想定し、量子ビット、量子ゲート、量子回路の基礎から出発して、主要アルゴリズムの構造とQiskitによる実装までを、理論とコードを常に対応させながら解説します。

数学的な前提は線形代数の初歩にとどめ、必要になった箇所でその都度導入します。掲載するコードはすべて手元の環境で実行でき、シミュレータと実機の両方で動作を確かめながら読み進められます。後半では、テストやデバッグを含む量子ソフトウェア開発の実務的な進め方から、変分アルゴリズムや量子機械学習といったNISQ時代の応用までを扱います。

本書で学べること

量子ビット・量子ゲート・量子回路の基本操作
重ね合わせ、もつれ、干渉が計算に果たす役割
Qiskitによる量子回路の記述、シミュレーション、実機実行
Grover、量子フーリエ変換、位相推定、量子最適化など主要アルゴリズムの構造
変分アルゴリズム、ハイブリッド量子計算、量子機械学習の基礎
ノイズと誤りを含む現在のハードウェアの制約
量子プログラムのテストとデバッグの進め方

対象読者

量子コンピューティングを学びたいソフトウェア開発者
Qiskitでの実装を通して量子アルゴリズムを理解したい方
量子技術分野への参入を検討しているエンジニア
数式中心の教科書では手応えをつかめなかった方

目次（予定）

※ 刊行前のため、目次および内容は変更される場合があります。

プロローグ　量子コンピューティングの時代
第1章
量子計算とは何か
第2章
最初の量子計算
第3章
1量子ビット
第4章
多量子ビット
第5章
量子回路モデル
第6章
量子回路設計
第7章
Groverアルゴリズム
第8章
量子フーリエ変換
第9章
位相推定
第10章
量子最適化
第11章
量子プログラムの構造
第12章
量子プログラムの検証とデバッグ
第13章
ノイズとNISQ設計
第14章
Pythonによる量子プログラミング
第15章
Variationalアルゴリズム
第16章
ハイブリッド量子アルゴリズム
第17章
量子機械学習
第18章
NISQからフォールトトレラントへ
第19章
量子コンピューティングの未来
付録A　線形代数
付録B　Python環境構築
付録C　量子SDK概要
付録D　演習問題

刊行情報

2026年07月: 全章の草稿が完成しました。刊行時期は未定です。
2026年06月: 構成が確定し、本文の執筆を進めています。
2025年12月: 企画が確定しました。