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森前智行

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量子計算理論量子コンピュータの原理単行本（ソフトカバー） – 2017/11/14

森前智行 (著)

15

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【第27回(2018年度)大川出版賞受賞! 】

※大川出版賞とは…
情報・通信分野に関する優れた図書について、これを表彰すると共に、情報・通信分野のさらなる発展と啓蒙に寄与していこうとするものです。

***

量子コンピュータは従来のコンピュータのしくみと何がどう違うのか、なぜ速いのか、
そして、その計算能力と量子論の間にはどのような関係があるのか…

実用化が現実味を帯びてきた量子コンピュータ。
いま、その原理を正しく理解する重要性が増しています。

本書は、量子コンピュータの原理について、気鋭の若手研究者が基礎から最先端の話題までを幅広く解説。
学際的なこのテーマの知識を効率よく習得できます。

《本書の特長》
●最もベーシックな「回路モデル」だけでなく、「状態の検証」「超量子計算」「IQP/DQC1モデル」など、
ほかの書籍では触れられていない最先端の話題について紹介。
●読み進めるうえで最低限必要な量子力学の記法や計算量理論も解説しています。

◆電子版が発行されました
◆詳細は、森北出版Webサイトにて

【目次】
第1章はじめに
1.1 量子論とは
1.2 本書の内容
1.3 量子論の慣習:ブラケット記法

第2章古典計算:ベクトルと演算子による表現
2.1 決定的古典計算
2.2 確率的古典計算

第3章量子計算(基礎)
3.1 古典計算の拡張としての量子計算
3.2 複素数を実数にする
3.3 計算パスの対消滅
3.4 拡張チャーチチューリングのテーゼと量子計算

第4章量子計算(発展)
4.1 量子ゲートの例と量子回路
4.2 ユニバーサルな量子ゲートセット
4.3 クリフォード演算子, Gottesman-Knillの定理
4.4 混合状態
4.5 一般の量子測定: Kraus演算子, POVM
4.6 量子状態の間の距離

第5章測定型量子計算
5.1 測定型量子計算における計算の進め方
5.2 グラフ状態
5.3 グラフ状態上での測定型量子計算
5.4 ハイパーグラフ状態

第6章計算量理論の基礎
6.1 判定問題
6.2 P, BPP
6.3 NP
6.4 非決定性チューリングマシン
6.5 BQP, NQP
6.6 SBP, SBQP

第7章状態の検証
7.1 グラフ状態の検証
7.2 一般の状態の検証
7.3 例:ハイパーグラフ状態の検証
7.4 基底状態の検証
7.5 例:表面符号ハミルトニアンの基底状態の検証
7.6 例:検証できないハミルトニアンの基底状態
7.7 セキュアクラウド量子計算への応用

第8章量子対話型証明系
8.1 MA
8.2 IP
8.3 QMA
8.4 Marriott-Watrousの方法
8.5 group non-membership問題
8.6 subset state witness
8.7 クリフォードゲートのみの検証者
8.8 1量子ビットずつシーケンシャルに測定できる検証者
8.9 対話型証明系における乱数の役割
8.10 local Hamiltonian問題
8.11 QCMA
8.12 QMA(2)
8.13 QIP
8.14 QIP完全問題の例1: close images
8.15 QIP完全問題の例2: quantum circuit distinguishability
8.16 QMAM
8.17 QIP=QIP(3) の証明

第9章超量子計算
9.1 モチベーション
9.2 #P関数, GapP関数
9.3 GapP関数と量子計算の関係
9.4 PP
9.5 postBQP
9.6 postBPP
9.7 postBQP, postBPPのKuperbergによる別定義
9.8 AWPP
9.9 レジスターの都合のよい削除
9.10 CTC
9.11 超量子的過程で生成された状態の検証

第10章非ユニバーサル量子計算
10.1 サンプリング問題
10.2 深さ4の量子回路
10.3 IQP
10.4 IQPの乗的エラー古典サンプル不可能性
10.5 IQPのL1ノルムエラー古典サンプル不可能性
10.6 IQPの出力確率分布の計算
10.7 DQC1
10.8 DQC13の乗的エラー古典サンプル不可能性
10.9 DQC11の乗的エラー古典サンプル不可能性
10.10 DQC1の出力確率分布の計算
10.11 Kuperberg条件によるpostBQPの定義のDQC1化
10.12 DQC1のL1ノルムエラー古典サンプル不可能性
10.13 one-clean qubitがクリーンでない場合

参考文献

索引

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本の長さ

192ページ
言語

日本語
出版社

森北出版
発売日

2017/11/14
寸法

15.7 x 1.3 x 22.1 cm
ISBN-10

4627854013
ISBN-13

978-4627854017
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商品の説明

著者について

群馬大学准教授博(学術)

登録情報

出版社 ‏ : ‎ 森北出版 (2017/11/14)
発売日 ‏ : ‎ 2017/11/14
言語 ‏ : ‎ 日本語
単行本（ソフトカバー） ‏ : ‎ 192ページ
ISBN-10 ‏ : ‎ 4627854013
ISBN-13 ‏ : ‎ 978-4627854017
寸法 ‏ : ‎ 15.7 x 1.3 x 22.1 cm

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15

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森前智行

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יודה

量子力学(多世界解釈)の勉強のために購入しました。

2020年6月14日に日本でレビュー済み

Amazonで購入

量子力学(多世界解釈)の勉強のために購入しました。
デビット・ドイッチェは、多世界解釈に基づいて、量子コンピュータを発案しました。
※鍵は、量子エンタングルメントです。

2018年7月14日に日本でレビュー済み

Amazonで購入

１章から４章は一般的な量子計算の話がコンパクトにまとまっており、量子計算の基礎を理解するためにお勧めできる。著者が「本書の内容」で記している通り、７章以降の理解のために、５章の測定型量子計算の話が必要であるが、この箇所は少々説明が足りないと個人的に思う。当方、量子力学と論理回路に精通はしていると自認しているが、５章３節の１０行目以降は、計算式の導出は出来たが、腹落ちはできなかった。特に、X測定による４量子ビットグラフ状態の変形。著者が本文で二度も参考文献として、コロナ社の「観測に基づく量子計算」を勧めていることからも、著者も説明が足りないことは理解しているのではと推測。なので、当方は「観測に基づく量子計算」を手に入れて、理解を深める予定。

14人のお客様がこれが役に立ったと考えています

役に立った

MACKY

読み進めるのはきつい

2019年10月30日に日本でレビュー済み

Amazonで購入

1-4章（本書の半分未満）まではとてもわかりやすいものの、
その後はいきなり難しく初心者、入門向けではない。
とてもマニアックだと感じる。
かといってこの前半部はインターネットでも体系的にまとめられているように思う。

この本は、量子回路の詳細を解説した本ではないことに注意。

3人のお客様がこれが役に立ったと考えています

役に立った

アホかいな

叙述の流れがよい明快な教科書、素晴らしい！

2018年10月22日に日本でレビュー済み

Amazonで購入

以前、「量子コンピュータ入門」（宮野健次郎・古澤明）の書評を書いたが、今回の森前さんの教科書は、その本にすぐ続けて読むべき格好の本である。というのは、量子ゲート方式による計算だけを論じた「入門」と対比すれば、本書では、古典的なチューリングマシンに加えて、確率を入れた「確率的チューリングマシン」を加えて量子計算へのつなぎを補い、さらにゲート方式だけでなく「測定型量子計算」にも話をつないでくれるからである。さらに、古典的計算についても、ベクトルと演算子による計算過程の記述を入れることによって、量子計算への導入をスムーズにできるように工夫されている。

そして、何よりも、この著者は話の筋をうまくつないで、流れよく叙述を進めて行くのが見事、「頭の良さ」を感じさせてくれる。おかげで、「斜め読み」ではあるが、評者は新幹線での往復車中で全体にざっと目を通し、全体の筋書きを曲がりなりにも把握することができた（最後の方は、最新の研究成果にまで言及がある）。ついでにふれておくと、評者は「量子アニーリングの基礎」（西森・大関）について少々不満を述べたが、この森前本は、まさにその不備を補う役割を果たしてくれて大変に勉強になった。D-Wave マシンには本書では言及がないが、「フィクションだ」と断って「Q-Wave 」が出てくるのは笑える。これは、量子計算の能力では劣るユーザーが、クラウド利用で高度な量子コンピュータに計算を頼んで、その「計算結果がインチキではない」ことをどうやって検証できるか（それは可能）という話で出てくる。それに続く追加の話も大変に興味深い。

一つだけ紹介すると、第9章で「ポストセレクション」という話題が取り上げられる。これは、現代物理学の定番「光速度一定の原理」を破って情報が超光速で伝播するならどうなるかというSF気味の話題。しかし、計算理論をやるひとは、物理学の常識（あるいは偏見かもしれない）に囚われた思考に閉じこもる必要はない。光速可変理論もすでに出現しているし、量子重力の研究では「無時間」の理論から始める一派もある。したがって、「超光速」を含意するポストセレクションの仮定だって捨てたものではないかもしれないではないか。計算の理論家は、物理学の現状に縛られない試みも、遠慮せずにやっていただきたい！

27人のお客様がこれが役に立ったと考えています

役に立った

明日は億万長者

明快で割りやすい。素人でも3章までならすぐに読める。

2018年4月29日に日本でレビュー済み

Amazonで購入

量子コンピュータの素人です。量子コンピュータを学ぶためには量子力学が分かっていなければいけないとか、シュレジンガー方程式が分かってなければいけないとか、いろいろ思い悩みますが、本書ではそんなことを悩む必要はありません。かつ論理的に書き進められているので、素人でも意外にＯＫです。本のタイトルからは結構難しく感じます。でも4章から難しくなり、でもここまでは大丈夫。その後は難解です。

12人のお客様がこれが役に立ったと考えています

役に立った

化学

応用より理論計算機科学寄り

2021年3月19日に日本でレビュー済み

他の方がレビューされてる通り、3章までは良いが4章から若干難易度が上がり、5章からこの本だけでは意味不明になると思う。
あまり最近の流行りは書かれてなく、本のタイトル通り後半は理論計算機科学になっている。
量子コンピュータが初めて〜中級者ならニールセンチャンなど他の本を薦める。

1人のお客様がこれが役に立ったと考えています

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shukob

後半が理解できない

2020年1月8日に日本でレビュー済み

前半はよくまとめられていると感じるが、後半はよく物理書である、途中すっ飛ばしの説明が続くように感じられる。それぞれのトピックで原著論文を読んだ方が良さそう。

1人のお客様がこれが役に立ったと考えています

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