量子コンピュータ超入門

アメリカ政府は、量子国家イニシアチブ法を成立させ、量子コンピュータ等の量子技術開発に対して大規模投資を2019年より開始しました。また内閣府は、量子技術イノベーション戦略を策定しました。それに呼応する形で2021年に日本政府は、産官で量子技術の共同開発を行う量子技術協議会を50社の企業とともに立ち上げました。このように、最近量子コンピュータに大きな注目が集められています。量子コンピュータとは、量子力学原理を情報処理に積極的に利用したコンピュータのことです。量子コンピュータを用いると、因数分解、機械学習、量子化学計算等の特定の数学的問題を高速に解くことが可能となります。そのため、Google, Intel, IBM, Microsoft, Alibabaといった国際的大企業やRigetti ComputingやIon Qなどのスタートアップが量子コンピュータ開発やビジネス展開に向けた取り組みを行っています。しかしながら、誤り耐性機能を搭載した実用的大規模量子コンピュータを実現するためには、少なくとも20〜30年以上の長い時間が必要であると考えられています。 　本セミナーにおいては、量子コンピュータの基礎から最新研究開発動向まで非専門家向けに可能な限りわかりやすく解説を行います。また、Googleと中国による量子超越性実証、近未来に実現可能なノイジーな中規模量子コンピュータ (NISQ) 、誤り耐性量子コンピュータに向けた量子誤り訂正技術、量子ビット制御用クライオCMOS集積回路などの最先端トピックスに加えて、実用化に向けた技術課題、ビジネス展開の可能性についても紹介を行います。

1. 今何が起こっているのか?
   1. 超伝導量子コンピュータにおける量子版ムーアの法則
   2. Googleと中国による量子超越性実証
   3. イオントラップ量子コンピュータと光量子コンピュータの台頭
2. 量子コンピュータ入門:初級編
   1. 量子力学のための数学基礎 (ベクトルと行列)
   2. 量子力学入門
   3. 量子コンピュータの歴史
   4. 量子ビット
   5. 量子チューリング機械
   6. 量子論理回路
   7. 量子アルゴリズム
   8. 量子コンピュータハードウェア
3. 量子コンピュータ入門:中級編
   1. 量子誤り訂正とトポロジカル表面符号
   2. 量子超越性とGoogle及び中国の実証実験
   3. NISQ (ノイジーな中規模量子コンピュータ)
   4. NISQ向け量子/古典ハイブリッドアルゴリズム
   5. 量子化学計算への応用
   6. IBM Q量子クラウドサービスを利用した量子コンピュータプログラミング
4. 最新研究開発動向と最先端トピックス
   1. 世界の国家プロジェクト
      • 米National Quantum Initiative
      • EU Quantum Flagshipなど
   2. 国内の国家プロジェクト
      • 量子技術イノベーション戦略
      • Q-LEAP
      • ムーンショット
      • NEDO次世代コンピューティングなど
   3. 量子コンピュータ開発に取り組む国内外企業
   4. 超伝導量子コンピュータ
   5. シリコン量子コンピュータ
   6. イオントラップ量子コンピュータ
   7. 光量子コンピュータ
   8. ダイヤモンド量子コンピュータ
   9. トポロジカル量子コンピュータ
   10. 量子クラウドサービス
       • IBM Q
       • Rigetti QCS
       • Alibaba Quantum Cloud
       • Amazon Braket
       • Microsoft Azure Quantum Cloudなど
   11. 量子コンピュータソフトウェア開発環境・プログラム言語
5. 課題と展望
   1. 実用的量子コンピュータ実現のための技術課題
   2. 今後注目すべき重要技術
      • 大規模集積化プロセス
      • 大型希釈冷凍機
      • クライオCMOS集積回路
      • 光ファイバーI/Oなど
   3. 量子産学官連携
   4. 量子人材育成