量子計算理論(リョウシケイサンリロン)

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.
第 1 章 はじめに
第 2 章 古典計算:ベクトルと演算子による表現
第 3 章 量子計算 (基礎)
第 4 章 量子計算 (発展)
第 5 章 測定型量子計算
第 6 章 計算量理論の基礎
第 7 章 状態の検証
第 8 章 量子対話型証明系
第 9 章 超量子計算
第 10 章 非ユニバーサル量子計算

「重ね合わせで無数の計算を同時に行うから速い」。量子コンピュータをめぐるこの種の説明は入り口としては便利ですが、正確ではありません。では実際のところ、量子計算は古典計算と何がどう違い、その速さはどこから来るのか。本書はこの問いに数理の言葉で正面から答える理論書です。著者は量子計算を専門とする研究者の森前智行氏で、森北出版から 2017 年 11 月に刊行されました。

まず古典計算をベクトルと演算子で表現し直すところから始め、量子計算の基礎と発展、測定型量子計算、計算量理論の基礎へと積み上げます。後半では状態の検証、量子対話型証明系、超量子計算、 IQP や DQC1 といった非ユニバーサルなモデルなど、和書では扱いの薄い研究水準の主題まで届くのが本書の際立った特徴です。量子力学の記法や計算量理論の基礎については、読み進めるのに必要な最低限が本文中で補われるため、物理の専門教育を受けていなくても入り口は開かれています。

ただし数式を追う体力は必須で、線形代数に不安があると厳しい水準です。プログラミングの本でもハードウェアの本でもなく、量子アルゴリズムの「なぜ」を支える理論そのものを学ぶ書物なので、量子情報を研究対象として見据える学部生・大学院生や、解説記事の先へ進みたいエンジニアの本格的な一歩目に据えるのが適切です。