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年度 2018年度 開講部局 総合科学部総合科学科
講義コード ANP31001 科目区分 専門教育科目
授業科目名 量子情報論
授業科目名
(フリガナ)
リョウシジョウホウロン
英文授業科目名 Quantum Information
担当教員名 石坂 智,畠中 憲之
担当教員名
(フリガナ)
イシザカ サトシ,ハタケナカ ノリユキ
開講キャンパス 東広島 開設期 3年次生   後期   3ターム
曜日・時限・講義室 (3T) 火9-10,木9-10:総C215
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
講義 
単位 2 週時間   使用言語 J : 日本語
学習の段階 4 : 上級レベル
学問分野(分野) 25 : 理工学
学問分野(分科) 25 : 物理学
対象学生  
授業のキーワード ・量子力学
・情報科学
・量子コンピュータ
・量子暗号
・量子テレポテーション  
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
 
到達度評価
の評価項目
総合科学プログラム
(知識・理解)
・当該の個別学問体系の重要性と特性、基本となる理論的枠組みへの知識・理解
(能力・技能)
・課題の考察のために必要な理論・方法を特定する能力・技能 
授業の目標・概要等 最近の技術革新は、物質世界を古典から量子へともたらした。これに伴い情報科学も量子論に基づく新しい取り組みである量子情報科学が生まれた。本講義では情報科学と物質科学(量子力学)の融合分野である量子情報を総合科学する。 
授業計画 第1回(畠中) 量子情報の全体像:量子情報科学を概観し,到達目標を示す。

第2回(畠中) 量子力学の基礎(基本原理):20世紀初頭に生まれた量子力学的世界観を学ぶ。特に、量子情報での主役である(1)不確定性原理,(2)重ね合わせの原理,(3)量子エンタングルメントの量子力学的諸概念を習得する。
第3回(畠中) 量子力学の基礎(基本量子操作):量子情報において重要な量子操作を第2回で学んだ諸概念に対応して学ぶ.(1)スクイーズド状態,量子非破壊測定,(2)量子イレージング(3)量子イメージング.
第4回(畠中) 量子コンピュータ(1)イントロダクション:量子コンピュータの概念を学ぶ。
第5回(畠中) 量子コンピュータ(2)量子論理ゲート:量子コンピュータの基本構成要素である量子論理ゲートとその実装法について学ぶ。
第6回(畠中) 量子コンピュータ(3)量子アルゴリズム:量子コンピュータを動作させるための基本ソフトにあたる量子アルゴリズムについて、その概念を習得する。
第7回(畠中) 量子コンピュータの実装法:現在進行中の量子コンピュータ開発の取り組みを紹介する.
第8回(石坂) 量子テレポーテーション:量子テレポーテーションとは何かを学ぶ。
第9回(石坂) 量子暗号(1):量子暗号の通信手順(プロトコル)を学ぶ。
第10回(石坂) 量子暗号(2):量子暗号システムの実装法を紹介する。
第11回(石坂) 量子エラー訂正:量子力学的なエラーを訂正する方法について、その基本原理を学ぶ。
第12回(石坂) 量子通信(1):通信の基本概念を学び、情報量とは何かを学ぶ。
第13回(石坂) 量子通信(2):量子通信路を通して送れる情報量を学び、量子通信の基本概念を修得する。
第14回(石坂) 量子エンタングルメントの定量化:局所操作と古典通信の考え方を用い、量子エンタングルメントの定量化を学ぶ。
第15回(畠中・石坂) まとめ

レポートの作成ならびに期末テストを実施します. 
教科書・参考書等 教科書は特に指定しない。参考書および参考文献については、講義中適宜お知らせいたします。 
授業で使用する
メディア・機器等
数回プロジェクターによるVideo学習(数分程度)がある. 
予習・復習への
アドバイス
第1回授業前
  シラバス持参のこと。
第2回授業前
  量子エンタングルメントについて予習しておくこと。
第3回授業後 
  量子イレージングと関連して,遅延選択について整理すること.
第4回授業前 
チューリングマシーンとは何か調べておくこと。
第5回授業前
  NOTやNANDなどの古典論理ゲートについて調べておくこと。
第6回授業前
  時間推進演算子を復習しておくこと。
第7回授業前
  超伝導について調べておくこと
第8回授業前
  映画「ザ・フライ」を鑑賞しておくこと。
第9回授業前
  バーナム暗号とは何か調べておくこと。
第10回授業前
  光ファイバーについて調べておくこと。
第11回授業前
 ユニタリー行列とユニタリー変換について復習しておくこと。
第12回授業前
  確率の基礎を復習し、ベイズの定理について調べておくこと。
第13回授業前
  熱力学における熱平衡状態とエントロピーについて復習しておくこと。
第14回授業前
  ZIP(ファイルの圧縮と解凍)について調べておくこと。
第15回授業後
  物質科学と情報科学の融合科学である量子情報を総合科学の観点からまとめておくこと。 
履修上の注意
受講条件等
量子力学I,IIおよびその演習を履修しておくことが望ましい。 
成績評価の基準等 授業への取り組み姿勢、レポート、期末試験を総合判定する。 
メッセージ  
その他   
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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