授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 本講義の目的は，計算機科学に関する基礎を有する一方で数学や量子物理学等の予備知識に乏しい学生に対し，量子計算や量子アルゴリズムの初歩的な内容を学ぶ機会を与えることにある．
近年，量子コンピュータの実用化技術が急速に発展しており，量子計算や量子アルゴリズムの重要性が高まりつつある．量子計算は，素因数分解を含む実用的な問題の解決においてブレークスルーを与えうることが知られているが，今日広く利用されている「古典的」計算とは全く異なる原理に基づいているため，その内容を正しく理解することは容易ではない．本講義では，従来の計算機科学に関する基礎を有する一方で数学・量子物理学等の背景知識を十分に持たない学生を受講生として想定し，量子計算における基本的な考え方や量子状態や量子操作の数学的な取り扱い方を紹介し，いくつかの量子アルゴリズムについて概説する．
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | This lecture aims to provide a basic understanding of quantum computation and quantum algorithms, targeting students who major in computer science but do not have background knowledge of math and quantum physics.
There is increasing interest in quantum computation and quantum algorithms because of the rapid progress in studying practical quantum computers. Quantum computation is known to give breakthroughs to many practical problems, but understanding it is not apparent because of inherent differences from classic computation. In this course, we aim to provide a basic understanding of quantum computation and quantum algorithms, targeting students who have expertise in (classic) computer science but do not have enough background in mathematics and quantum physics.
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN) | | 本講義では，量子状態や量子もつれといった概念について学び，量子操作を数学的に定式化して理解する技術を習得することにより，量子計算に対する正しい認識を得ることを目標とする．
はじめに，量子ビットや量子状態，量子もつれといった重要な概念について学び，古典的なビットの状態と量子ビットの状態の間に本質的な違いがあることを理解する．一連の学習では，ベルの不等式等，量子物理における関連事項についても概観する．量子ビットについて十分な理解を得た後，量子ゲートや量子回路を用いた量子計算の実現手法について学び，グローバーアルゴリズム等，代表的な量子アルゴリズムの動作原理を理解する．
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | Students learn important concepts such as quantum states and entanglement and how to formalize quantum operations mathematically to gain a correct and solid understanding of quantum computation.
The course starts with essential aspects such as quantum bits, quantum states, and quantum entanglement, aiming to help students understand the fundamental difference between quantum bits and classic bits. It then reviews related quantum physics, including Bell’s inequality. We then focus on quantum gates and circuits to realize quantum computation and sketch some quantum algorithms, including Grover’s quantum search algorithm.
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 量子計算の基礎について習得するため，以下の授業計画に沿って学ぶ．
1. 準備
2. 量子ビット
3. 量子のもつれ（エンタングルメント）
4. ベルの不等式
5. 量子ゲートと量子回路
6. 量子アルゴリズム１
7. 量子アルゴリズム２
8. 総括
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履修条件・関連する科目
Course Prerequisites and Related Courses | | | 線形代数および確率論に関する基本知識を有すること． | |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | | 中間レポートの評価30％，期末試験70％，合計100点満点で60点以上を合格とする． | |
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教科書・参考書
Textbook/Reference book | | 教科書は指定しない．授業は，概ね以下の参考書に沿って進行する予定である．
Chris Bernhardt, Quantum Computing for Everyone, MIT Press, 2020.
ISBN 978-0-262-53953-1
ただし，計算機科学に関する内容は習得済みとして割愛する一方，数学的な内容を補いつつ講義を進める予定である．
講義資料については，TACT，Teamsで配布する。
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課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | |
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授業開講形態等
Lecture format, etc. | | 教室での受講を原則とするが，講義の様子はオンライン中継する予定である．
体調等に不安のある学生は，中継画像の視聴による講義参加も認める。
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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) | | | 機構アカウントにより参加できるチーム（Microsoft Teams）を作成し，講義資料や講義録画ビデオ等をチーム参加者に提供する． |
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