基礎から学ぶ量子計算(キソカラマナブリョウシケイサン)

丁寧な解説と豊富な演習問題により、量子計算のアルゴリズムと計算量理論について一から理解できる。
量子計算のアルゴリズムと計算量理論について、一からわかりやすく解説した書籍です。
現在、大きな注目を集めている量子コンピュータは、量子計算の計算モデルを採用することで、従来のコンピュータや人手による計算 (古典計算) と比べて、指数関数的な高速化を実現します。これは、「古典計算は量子計算で効率的に実行可能である」という事実にもとづくものです。
したがって、量子コンピュータを理解し、使いこなすには、重ね合わせの原理とエンタングルメントをはじめとした量子計算のアルゴリズムと計算量理論をひと通り理解する必要があります。
本書は、線形代数と離散数学の基本的な知識のみを前提として、量子計算の原理について初学者向けに丁寧な解説を行っています。数多くの例題と演習問題を収載しており、読者自ら手を動かしながら学ぶことができます。
第 1 章 計算理論の基礎事項
第 2 章 ブラケット記法と量子計算でおなじみの行列
第 3 章 量子情報の基礎
第 4 章 量子回路
第 5 章 量子アルゴリズム
第 6 章 量子計算量クラス

量子コンピュータの解説記事は世に多くあれど、「なぜ速いのか」を納得するには、結局のところアルゴリズムと計算量の理論を順に積み上げるほかありません。『基礎から学ぶ量子計算』は、西村治道氏がオーム社から 2022 年に刊行した教科書で、まさにその積み上げを一冊で担う構成です。雰囲気の理解で止まらず、量子計算を数理の言葉で扱えるようになることを目標に据えています。

前提とされるのは線形代数と離散数学の基本のみで、計算理論の基礎事項の整理から出発します。ブラケット記法と量子計算で頻出する行列、量子情報の基礎、量子回路と足場を固めたうえで、量子アルゴリズム、そして量子計算量クラスへと進む章立てです。例題と演習問題が多く収められており、定義を読んで終わりではなく、自分の手で計算して確かめながら進む設計になっています。

Qiskit のようなツールでまず動かしてみる学び方とは補完関係にあり、動かした後に「何が起きているのか」を裏付けたい人ほど得るものが大きいはずです。情報系の学部高年次から大学院生、あるいは計算理論の語彙で量子計算を評価できるようになりたいエンジニアが、腰を据えて取り組む価値のある本格派です。