量子コンピュータプログラミングの入門方法量子コンピュータ時代に備えよう

この数年間で量子コンピュータ分野は大きく進み、研究者でなくても触れられる可能性が拡大した。来る量子コンピュータ時代に備えてプログラミングを学ぶ方法とは。

2020年06月04日 08時00分 公開
[Abraham AsfawComputer Weekly]

 量子コンピューティング分野は、ここ数年の間に急速に進歩した。2016年、IBMは量子コンピュータをクラウドで公開し、この技術を利用する機会を研究所の外へと広げた。その目的は、関心を持つ誰もが量子コンピュータを利用できるようにし、人材の育成を支援することだ。そうすることで、業界の課題を量子コンピュータによる解決が可能な問題へと変えることができる。

 取引決済の最適化、機械学習を用いた新たな洞察の獲得、科学的発見の加速を後押しするため、業界では量子コンピュータを使った実験が始まっている。さまざまな計画を成功につなげるには多くの量子開発者が必要になる。あなたが量子に備えるべきかどうか迷っているなら、その端的な答えは「イエス」だ。

 わずか4年半前、プリンストン大学の大学院教育助手だった筆者はホワイトボードを使って約20人の学生に量子コンピューティングを教えていた。IBMがクラウドベースの量子コンピュータを利用可能にして以来、プリンストン大学の講師陣はカリキュラムに実践演習を取り入れることが可能になった。同大学は2019年から「IBM Q Network」のアカデミックパートナーになっている。実践演習を組み込んだコース(ELE 396/COS 396)の履修者は、学部トップクラスの優秀な人材に成長した。

 現在では、世界中の複数の大学で量子コンピューティングコースが開設され、クラウドベースの量子コンピュータをそれぞれの教育に取り入れている。

量子コンピュータについて知っておくべきこと

 まず量子コンピュータの仕組みを少し説明する。量子コンピューティングとは、量子力学を演算に効果的に利用するものだ。量子ビット(キュービット)は、量子コンピュータが使う基本情報単位で、現在の古典コンピュータが使っているビットとは全く別物だ。

 古典コンピュータのビットは0か1の値にしかならない。だが、量子ビットは0と1の組み合わせとして存在できる。この性質を「重ね合わせ」と呼ぶ。つまり、個々の量子ビットは本稿の執筆に使っているノートPCでは利用できない状態を生み出すことができる。

 複数の量子ビットは「量子もつれ」の状態になることも可能だ。量子もつれ状態になった2つの量子ビットがあるとする。そのうちの一つの状態を観測すると、もう一方の量子ビットを観測した結果に何らかの形で相関性が示され、完全なランダムにはならなくなる。2つの量子ビットが遠く離れているとしてもだ。量子コンピューティングでは、重ね合わせと量子もつれを一緒に利用できる。

 量子アルゴリズムを作成する上で重要な概念がもう一つある。それは「干渉」だ。干渉の具体的なイメージをつかむために、2つの正弦波を思い浮かべてみよう。2つの正弦波が整列すると2つの信号が加算され、信号が増幅される。反対に、これらが整列していないと相殺的干渉が生じて信号が減衰する。

 幾つかの量子アルゴリズムは、指数関数的に増える膨大な数の論理状態の重ね合わせを生成することから始める。このアルゴリズムは、干渉を活用することで特定の問題に対する全ての誤った解が相殺して最終出力に現れないようにし、正しい解のみが残るようにする。

量子コンピューティングの導入

 1つの演算だけで、0か1のような古典コンピューティングの状態から0と1を組み合わせた情報を持つことが可能な重ね合わせ状態へと移行できる。同様に、2つの演算だけで、量子ビット間で量子もつれを実現することが可能だ。

 「IBM Quantum Experience」は、IBMの5量子ビットシステムと15量子ビットシステムへのアクセスを提供している。IBMは「Circuit Composer(https://quantum-computing.ibm.com/docs/circ-comp/)」というツールを用意しており、これを使って量子ゲートを個別に量子ビットにドラッグ&ドロップすることで量子プログラムを作成できる。

 「Python」を使ったオープンソース量子プログラミングプラットフォーム「Qiskit(https://github.com/Qiskit)」でプログラミングすることも可能だ。Pythonを既に使えるなら、あと少しの努力で重ね合わせ、量子もつれ、干渉を量子プログラムで活用できるようになるだろう。

 量子コンピューティングアプリケーションの可能性を研究しようとする熟練開発者向けに、Qiskitの構成要素である「Qiskit Aqua」(量子コンピューティングアプリケーション用アルゴリズム)で人工知能(AI)、化学、財務、最適化用アルゴリズムライブラリが提供されている。例えば、信用リスク分析、債券価格、バスケットオプション価格などを試すための財務関連のチュートリアルが多数用意されている。

 IBMとJPMorgan Chaseの科学者は、将来実現し得るオプション価格決定の高速化のテストに関する研究を発表している。この研究は、現在の従来型モンテカルロ法ではなくQiskitの振幅推定アルゴリズムを利用している。

Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.

髫エ�ス�ス�ー鬨セ�ケ�つ€驛「譎擾スク蜴・�。驛「�ァ�ス�、驛「譎冗樟�ス�ス驛「譎「�ス�シ驛「譏懶スサ�」�ス�ス

製品資料 サイボウズ株式会社

「ERP×ノーコードツール」のアプローチを推進するためのポイントとは?

DXが進み、レガシーシステムからの脱却が喫緊の課題となっている今。「ERP×ノーコードツール」のアプローチで基幹システムの刷新に取り組む企業が増えている。そのアプローチを推進するに当たってのポイントを解説する。

事例 サイボウズ株式会社

ローコード/ノーコード開発ツールで実現する、変化に強い組織の作り方

DXの本質は、デジタル技術を駆使して変化に適応する能力を身につけることにある。その手段の1つとして注目を集めているのが、ローコード/ノーコード開発ツールだ。京王グループなどの事例とともに、その特徴やメリットを紹介する。

事例 サイボウズ株式会社

ノーコードツールでDX人材を育成、京セラや日本航空などの事例に学ぶ効果の実態

DX人材の重要性が高まる中、ノーコードツールの活用によって業務改革と人材育成を両立しようとする動きが活発化している。年間約780時間の工数削減を実現した京セラをはじめとする5社の事例を基に、その実態を探る。

事例 アステリア株式会社

ものづくり現場で「足かせ」のアナログ業務、9社の事例に学ぶ業務改善の秘訣

急速に進化するデジタル技術は、製造業などのものづくりの現場にもさまざまな恩恵をもたらしている。しかし、設備点検業務や棚卸業務などの立ち仕事や移動が多い現場では、いまだにアナログ業務が残存し、効率化の妨げとなっているという。

事例 アステリア株式会社

工場・倉庫の「隙間業務」をデジタル化、11社の事例に学ぶ現場DX

あらゆる業界でDXの重要性が増しているが、工場や倉庫の中にはデジタル化が後回しにされている隙間業務が多数ある。その理由を明らかにした上で、それらの業務をモバイルアプリでデジタル化し、現場DXを推進する9社の事例を紹介する。

驛「譎冗函�趣スヲ驛「謨鳴€驛「譎「�ス�シ驛「�ァ�ス�ウ驛「譎「�ス�ウ驛「譎「�ソ�ス�趣スヲ驛「譎「�ソ�スPR

From Informa TechTarget

いまさら聞けない「仮想デスクトップ」と「VDI」の違いとは

いまさら聞けない「仮想デスクトップ」と「VDI」の違いとは
遠隔のクライアント端末から、サーバにあるデスクトップ環境を利用できる仕組みである仮想デスクトップ(仮想PC画面)は便利だが、仕組みが複雑だ。仮想デスクトップの仕組みを基礎から確認しよう。

郢ァ�「郢ァ�ッ郢ァ�サ郢ァ�ケ郢晢スゥ郢晢スウ郢ァ�ュ郢晢スウ郢ァ�ー

2025/05/11 UPDATE

  1. 邵イ驛。DK邵イ髦ェ竊堤クイ遯蘖I邵イ髦ェ�ス鬩戊シ費シ樒クコ�ィ邵コ�ッ�ス貅伉€ツ€邵コ�ゥ邵コ�ス�ス�ソ邵コ�ス�ス邵コ莉」�具ソス�ス
  2. 邵イ險土Torch邵イ讎奇スッ�セ邵イ蜊ヲensorFlow邵イ髦ェツ€ツ€陞滂スア隰ィ蜉ア��邵コ�ェ邵コ�ス�キ�ア陞サ�、陝�スヲ驗吝�繝オ郢晢スャ郢晢スシ郢晢ソス郢晢スッ郢晢スシ郢ァ�ッ邵コ�ョ鬩包スク邵コ�ウ隴�スケ
  3. Java邵コ�ァ郢ァ�スC邵コ�ァ郢ァ繧��邵コ�スツ€謔滂ソス陟「�スツ€�ス窶イ邵コ�セ邵コ螢シ�ュ�ヲ邵コ�カ邵コ�ケ邵コ�ス2陞滂スァ髫ェツ€髫ア讒ュツ€髦ェ�ス邵コ阮呻ス檎クコ�ス
  4. 遯カ諛翫Σ郢ァ�ー郢ァ�シ郢晢スュ遯カ譏エ�帝€カ�ョ隰厄ソス笘�ォ「迢怜験隰鯉スヲ騾。�・邵イツ€闔�逎ッ莠溽クコ�ョ邵コ貅假ス∫クコ�ョ郢晏生縺帷ケ晏現�ス郢晢スゥ郢ァ�ッ郢晢ソス縺�ケァ�ケ10鬩包スク
  5. 髢シ�ス�シ�ア隲、�ァ隶€諛キ�ス郢晢ソス�ス郢晢スォ邵イ譬輸ST邵イ髦ェ窶イ邵イ霓。evSecOps邵イ髦ェ竊楢ーコ�ス邵コ荵昶雷邵コ�ェ邵コ�ス�ス邵コ�ッ邵コ�ェ邵コ諛環ー�ス�ス
  6. 邵イ蠕後◆郢晁シ斐Κ郢ァ�ヲ郢ァ�ァ郢ァ�「郢晢ソス縺帷ケ晏現ツ€髦ェ�ス闖エ霈費ソス邵コ貅假ス�ソス貅伉€ツ€CrowdStrike闔�蛟カ�サ�カ邵コ荵晢ス臥ケ晢ソス縺帷ケ晏沺蟋カ騾。�・郢ァ螳夲スヲ迢怜ウゥ邵コ譏エ竕ァ
  7. 邵コ�ェ邵コ諛環€郢ーava邵イ髦ェ�ス遯カ諞コ謫�屐蛛慊€譏エ縲堤クイ險土thon邵イ髦ェ�ス遯カ諛キ莠幃ォッ�コ遯カ譏エ竊醍クコ�ョ邵コ�ス
  8. 邵イ郢ーava邵イ髦ェホ帷ケァ�、郢ァ�サ郢晢スウ郢ァ�ケ隴∝生竊楢ャ費スイ鬲托スエ邵イツ€陷会ソス鬨セ貅倪�郢ァ驫€ツ€蟒セracle鬮ョ�「郢ァ螽ッツ€譏エ�ス騾�ソス鄂ー邵コ�ィ驕カ荵昶蔓邵コ�ッ邵コ�ス邵コ荵晢ス玖椶�ス
  9. API邵コ�ィ邵コ�ッ闖エ霈板ー�ス貅伉€ツ€Web API邵コ�ィ邵コ�ョ鬩戊シ費シ樒クイ竏晁懸騾包スィ髢��ス�ス郢ァ�ソ郢ァ�ケ郢ァ�ッ郢ァ螳夲スァ�」髫ア�ャ
  10. 邵コ譏エ�瑚ュ幢スャ陟冶侭竊鍋ケァ�ェ郢晢スシ郢晏干ホヲ郢ァ�ス郢晢スシ郢ァ�ケ�ス貅伉€ツ€AI隴弱f�サ�」邵コ�ョ邵イ蠕鯉ソス郢晢スウ郢敖€郢晢スシ郢晢スュ郢晢ソス縺醍ケァ�、郢晢スウ陜ィ�ー霑ッ�スツ€髦ェ�ス騾オ貅ス蠍�

量子コンピュータプログラミングの入門方法:量子コンピュータ時代に備えよう - TechTargetジャパン システム開発 髫エ�ス�ス�ー鬨セ�ケ�つ€鬮ォ�ェ陋滂ソス�ス�コ�ス�ス

TechTarget驛「�ァ�ス�ク驛「譎「�ス�」驛「譏懶スサ�」�趣スヲ 髫エ�ス�ス�ー鬨セ�ケ�つ€鬮ォ�ェ陋滂ソス�ス�コ�ス�ス

ITmedia マーケティング新着記事

news025.png

「マーケティングオートメーション」 国内売れ筋TOP10(2025年5月)
今週は、マーケティングオートメーション(MA)ツールの売れ筋TOP10を紹介します。

news014.png

「サイト内検索」&「ライブチャット」売れ筋TOP5(2025年4月)
今週は、サイト内検索ツールとライブチャットの国内売れ筋TOP5をそれぞれ紹介します。

news046.png

「ECプラットフォーム」売れ筋TOP10(2025年4月)
今週は、ECプラットフォーム製品(ECサイト構築ツール)の国内売れ筋TOP10を紹介します。