量子情報のシラバス情報
| 科目名称 Course title(Japanese) |
量子情報 | 科目番号 Course number |
14ISCIP303 | |
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| 科目名称（英語） Course title(English) |
Quantum Information Science | |||
| 授業名称 Class name |
量子情報 | |||
| 教員名 | 関川 浩 |
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| Instructor |
| 開講年度学期 | 2022年度 後期 |
|---|---|
| Year/Semester |
| 曜日時限 | 水曜2限 |
|---|---|
| Class hours |
| 開講学科 Department |
理学部第一部 応用数学科 |
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| 外国語のみの科目 （使用言語） Course in only foreign languages (languages) |
- |
| 単位 Course credit |
2.0 | 授業の主な実施形態 Main class format |
対面授業/On-site class |
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| 概要 Descriptions |
量子情報科学とはミクロな世界の基礎物理理論である量子力学に基づいて構成される情報科学であり，大きく分けて，量子コンピュータなどの計算に関する量子計算と，量子暗号や量子符号化などの通信に関する量子通信の二分野から構成される． この授業は，量子情報科学のうち，主に量子計算について取り上げる．量子計算の理解に必要な物理学を簡単に説明した後，量子回路モデルを説明し，代表的な量子アルゴリズムであるDeutsch-Jozsaのアルゴリズム，Groverのアルゴリズム，Shorのアルゴリズムについて解説する．最後に，量子通信の概観を簡単に説明する． |
|---|---|
| 目的 Objectives |
本科目は本学科のカリキュラム・ポリシーに定める「数学を中心とする基礎教育と，応用領域を基盤とする最先端の多様な専門教育」のうちの専門教育に該当する科目の一つであり，ディプロマ・ポリシーに定める「数学を中心とする基礎知識を習得し、数学の応用領域を体系的かつ統合的に理解できる能力」の一部を身につけること，具体的には，量子計算の考え方，計算モデルと代表的なアルゴリズムについて理解することが目的である． |
| 到達目標 Outcomes |
(1) 量子回路モデルを理解すること． (2) 代表的な量子アルゴリズムであるDeutsch-Jozsaのアルゴリズム，Groverのアルゴリズム， Shorのアルゴリズムを理解すること． (3) 量子通信の概観を知ること． |
| 履修上の注意 Course notes prerequisites |
とくになし． |
| アクティブ・ラーニング科目 Teaching type（Active Learning） |
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|---|---|---|---|
| 課題に対する作文 Essay |
○ | 小テストの実施 Quiz type test |
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| ディベート・ディスカッション Debate/Discussion |
○ | グループワーク Group work |
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| プレゼンテーション Presentation |
○ | 反転授業 Flipped classroom |
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| その他（自由記述） Other（Describe） |
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| 準備学習・復習 Preparation and review |
第5, 9, 13回は演習と質問対応に充てる．演習では解いた問題を解説してもらうので，できるだけ事前に問題を解いておくこと． |
|---|---|
| 成績評価方法 Performance grading policy |
到達度評価試験60%，レポート20%，演習20%の割合で評価する． レポートは第10回終了後に課題を出す予定． レポートの提出，演習で少なくとも1問解くことを必須とし，一方でも欠けた場合は科目全体の成績を「-」とする． |
| 学修成果の評価 Evaluation of academic achievement |
・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている ・A：到達目標を十分に達成している ・B：到達目標を達成している ・C：到達目標を最低限達成している ・D：到達目標を達成していない ・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している ・S：Achieved outcomes, excellent result ・A：Achieved outcomes, good result ・B：Achieved outcomes ・C：Minimally achieved outcomes ・D：Did not achieve outcomes ・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation |
| 教科書 Textbooks/Readings |
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。 https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/ ・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below. https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/ |
| 参考書・その他資料 Reference and other materials |
【参考書】 石坂智，小川朋宏，河内亮周，木村元，林正人，『量子情報入門』，共立出版，2012. 【その他資料】 講義資料をLETUSに掲載する． |
| 授業計画 Class plan |
第1回：オリエンテーション，量子情報科学とは 授業の概要，進め方について理解する． 量子情報科学とはどのような分野であるかを理解する． 第2回：物理の準備 量子計算を理解するために必要な物理学について理解する． 第3回：量子ビット系 もっとも簡単な量子力学系である量子ビット系について理解する． 第4回：多量子ビット系 量子ビット系の合成について理解する． 第5回：演習(1) 演習を通して第2〜4回の内容について理解を深める． 第6回：計算 計算とは何か理解する． 第7回：古典回路モデル 代表的な計算モデルである古典回路モデルについて理解する． 第8回：量子回路モデル 量子計算の計算モデルである量子回路モデルについて理解する． 第9回：演習(2) 演習を通して第6〜8回の内容について理解を深める． 第10回：Deutsch-Jozsaのアルゴリズム 定数関数/バランス関数判定問題を解くDeutsch-Jozsaのアルゴリズムについて理解する． 第11回：Groverのアルゴリズム Groverの探索問題を解くGroverのアルゴリズムについて理解する． 第12回：Shorのアルゴリズム 素因数分解問題を解くShorのアルゴリズムについて理解する． 第13回：演習(3) 演習を通して第10〜12回の内容について理解を深める． 第14回：量子通信 量子通信について，概観を理解する． 第15回：到達度の確認と解説 本科目の授業内容に関する到達度の確認と解説を行う． |
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| 教職課程 Teacher-training course |
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| 実務経験 Practical experience |
情報通信関係企業の研究員の勤務実績を活かし講義する． |
| 教育用ソフトウェア Educational software |
Python, Mathematica |
| 備考 Remarks |
|---|
| 9914212 |
