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。
- 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）
- Quantum Computing
- Quantum Software
- Qiskit
- Programming
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
- 全章の草稿が完成しました。刊行時期は未定です。
- 構成が確定し、本文の執筆を進めています。
- 企画が確定しました。