学部・大学院区分
Undergraduate / Graduate
理学部
時間割コード
Registration Code
0619000
科目区分
Course Category
専門科目
Specialized Courses
科目名 【日本語】
Course Title
数理解析・計算機数学II
科目名 【英語】
Course Title
Computational Mathematics and Computer Science II
コースナンバリングコード
Course Numbering Code
担当教員 【日本語】
Instructor
LE GALL Francois Pierre M ○
担当教員 【英語】
Instructor
LE GALL Francois Pierre Marcel ○
単位数
Credits
3
開講期・開講時間帯
Term / Day / Period
秋 水曜日 1時限
秋 水曜日 2時限
Fall Wed 1
Fall Wed 2
授業形態
Course style
講義
Lecture
学科・専攻
Department / Program
数理学科
必修・選択
Compulsory / Selected
選択


授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN)
量子計算および、開発途上にある量子コンピュータの基礎を学ぶ。また、IBMやMicrosoftが提供している様々な「量子プログラミング言語」を用いて、量子アルゴリズムを実際にプログラミングして、シミュレータや(遠隔でアクセスできる)実機の量子コンピュータで走らせる。
授業の目的 【英語】
Goals of the Course
In this course students will learn the basics of quantum computing and quantum computers. Using several quantum programming languages, we will write actual programs to execute quantum algorithms, and run them on simulators or real quantum computers.
到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN))
量子計算の基礎概念を理解できるようになる。特に、量子アルゴリズムの構築方法と解析方法を理解できるようになる。また、実際にプログラミングして、量子アルゴリズムをシミュレータや(遠隔でアクセスできる)実機の量子コンピュータで実装できるようになる。
到達目標 【英語】
Objectives of the Course
The goal of this course is to understand the basics of quantum computing, in particular the design and analysis of quantum algorithms, and to become able to write programs to execute quantum algorithms on simulators and real quantum computers.
授業の内容や構成
Course Content / Plan
量子計算の基礎を学びながら、様々な量子プログラミング言語を使用して、実際にプログラミングしてもらう。書いたプログラムはシミュレータや、IBM-Qのような(遠隔でアクセスできる)実機の量子コンピュータで走らせる予定である。

具体的な講義予定は最初の講義の際に提示するが、少なくても以下の内容を扱う予定。

1. 量子計算の基礎(量子状態、ユニタリー変換、観測)
2. 量子回路の基礎
3. 量子テレポーテーション
4. 量子探索アルゴリズム(グローバーのアルゴリズム)
5. 量子素因数分解(Shorのアルゴリズム)
6. 線形代数のための量子アルゴリズム(HHLアルゴリズム)
7. 量子暗号

While learning the basis of quantum computing, we will write programs using several quantum programing languages and execute them on simulators and real quantum computers.

Here is the tentative plan for the course (details will be given during the first lecture):

1. Basics of quantum computing (quantum states, unitary transforms, measurements)
2. Basics of quantum circuits
3. Quantum teleportation
4. Quantum search (Grover algorithm)
5. Quantum integer factoring (Shor algorithm)
6. Quantum algorithms for linear algebra (HHL algorithm)
7. Quantum cryptography
履修条件
Course Prerequisites
レベル1の知識(学部 3 年生までに学習する程度のもの)があれば十分である。

プログラミングの経験は特に必要ない(独自のプログラミング言語を使用するため)

量子力学や量子計算の事前知識も全く必要ない(必要な概念を最初から丁寧に教える)4年生対象科目。

Experience of programming, algorithms or quantum physics is not necessary.

This course is managed in Japanese.
関連する科目
Related Courses
数理解析・計算機数学、計算数学基礎、線形代数

Computational mathematics, Linear algebra
成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria
講義中に提示するいくつかの問題についてレポートを提出して頂き、その評価によって成績を決定する。

Grade will be decided by reports that will be assigned during the course.
不可(F)と欠席(W)の基準
Criteria for "Fail (F)" & "Absent (W)" grades
-
参考書
Reference Book
量子コンピュータと量子通信 I
著者Michael A. Nielsen, Isaac L. Chuang 共著/木村 達也 訳
オーム社 2004年

量子コンピュータと量子通信 II
著者Michael A. Nielsen, Isaac L. Chuang 共著/木村 達也 訳
オーム社 2005年
教科書・テキスト
Textbook
基礎から学ぶ量子計算: アルゴリズムと計算量理論
西村 治道 (著)
オーム社 2022年
ISBN-13 ‏ : ‎ 978-4274229695
課外学習等(授業時間外学習の指示)
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours)
自宅での復習・演習が不可欠である。
注意事項
Notice for Students
-
他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance
他学科聴講の条件
Conditions for Other department student's attendance
歓迎します。

You are very welcome.
レベル
Level
2
キーワード
Keyword
量子計算、アルゴリズム、プログラミング言語


Quantum computing, algorithms, programming languages
履修の際のアドバイス
Advice
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授業開講形態等
Lecture format, etc.
対面授業科目(対面のみ)
遠隔授業(オンデマンド型)で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class)
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