量子コンピュータの基礎と最新研究開発動向

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本セミナーにおいては、量子コンピュータの基礎と最新研究開発動向について解説いたします。
また、商用化に向けた問題点や技術的課題、量子コンピュータビジネスの可能性について議論いたします。

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現在、世界各国が、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行っています。また、内閣府は、2023年に量子戦略「量子未来産業創出戦略」を策定し、量子技術の社会実装に向けた実行計画を提示しました。また、量子ビジネスに関する量子業界団体が日米欧を始め世界各国で設立されています。このように、最近量子コンピュータ分野は大きな転換期を迎えています。  量子コンピュータは、量子力学原理を情報処理に利用したコンピュータであり、因数分解、機械学習、量子化学計算、金融、線形代数等の特定の数学的問題を高速に解くことを可能とします。そのため、Google, Intel, IBM, Microsoft, Amazonといった国際的大企業や量子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。  これまで、量子エラー訂正機能を搭載した誤り耐性汎用量子コンピュータ (FTQC) 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した。ところが、2023年12月にアメリカのスタートアップQuEraが48論理量子ビットを搭載した中性原子量子コンピュータを実現し業界に大きな衝撃を与えました。また最近、Quantiniuum (イオントラップ量子コンピュータ) とGoogle (超伝導量子コンピュータ) は、損益分岐点を超えた本格的な論理量子ビットを実現しました。そのため2024年はFTQC1年にな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動向まで非専門家向けにわかりやすく解説を行います。また、超伝導量子コンピュータ、中性原子量子コンピュータ、量子アルゴリズム、量子エラー訂正などの最先端トピックスに加えて、FTQCの実用化に向けた膨大な技術課題、ビジネス展開の可能性についても紹介を行います。さらに、大型希釈冷凍器、クライオCMOS制御回路、超伝導制御回路、CMOSプロセスを用いた量子ビット製造技術、量子コンピュータ用極低温部素材技術 (同軸ケーブル、フラットケーブル、アンプ、コネクタ) などの今後注目すべき量子周辺・コンポーネント技術と量子サプライチェーンについても解説を行います。

  1. 今何が起こっているのか?
    1. 超伝導量子コンピュータの発展と国産量子コンピュータの登場
    2. QuEraの中性原子量子コンピュータ:
      • 48論理量子ビットの衝撃
    3. Googleの超伝導量子コンピュータ:
      • 損益分岐点を超えた本格的論理量子ビットの実現
  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. 量子力学の基礎
    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. 誤り耐性汎用量子コンピュータ (FTQC) 向け量子アルゴリズム
      • 因数分解
      • 量子化学
      • 金融
      • 機械学習
      • 線形代数
    8. 量子コンピュータハードウェア概論
    9. 量子コンピュータにおけるエラー
  3. 量子コンピュータ入門:中級編
    1. 古典誤り訂正と量子誤り訂正
    2. トポロジカル表面符号とボソニック符号
    3. 量子エラー訂正と論理量子ビットの実験
    4. FTQC (誤り耐性汎用量子コンピュータ) とNISQ (エラー訂正機能を搭載していないノイジーな中規模量子デバイス)
    5. NISQ向け量子/古典ハイブリッドアルゴリズム
    6. FTQC向け量子アルゴリズム
      1. 因数分解
      2. 量子化学
      3. 微分方程式系と計算工学、金融など
  4. 最新研究開発動向と最先端トピックス
    1. 世界の量子戦略
      • 米National Quantum Initiative法など
    2. 日本の量子戦略
      • 量子技術イノベーション戦略
      • 量子未来社会ビジョン
      • 量子産業創出戦略など
    3. 超伝導量子コンピュータ
    4. シリコン量子コンピュータ
    5. イオントラップ量子コンピュータ
    6. 光量子コンピュータ
    7. 中性原子量子コンピュータ
    8. 量子クラウド
      • IBM Q
      • Amazon Braket
      • Microsoft Azure Quantumなど
    9. 量子コンピュータソフトウェア開発環境
    10. 量子コンピュータプログラミング
      • Qiskitを例に
    11. 企業による量子コンピュータ活用事例
      • 量子化学計算
      • 機械学習
      • 金融など
  5. 課題と展望
    1. FTQC実現のための技術課題
    2. 量子コンピュータ周辺技術
    3. 量子部素材技術と量子サプライチェーン:
      • 下町量子コンピュータ
    4. 量子コンピュータのベンチマーキング

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