量子光学特論A

量子光学特論A

Topics in Quantum Optics B

担当教員

非常勤講師中原幹夫

目的・方針: 古典情報処理では０と１の値をとる「ビット」を情報の単位とする。一方、０の代わりに|０〉、１の代わりに|１〉という、複素２次元空間の正規直交基底をとり、ベクトル|ψ〉= a|０〉＋ b|１〉を情報の単位（「量子ビット」）とする情報処理を量子情報処理という。量子力学では、量子ビットは２状態系に対応する。複数の量子ビットの集合は、古典的な対応物を持たない「もつれた状態」をもつ。量子ビットに作用するアルゴリズムは、量子系に作用する時間推進演算子で表現される。時間推進演算子の線形性ともつれた状態の存在は、古典的な直感をはるかに超える情報処理能力を量子系に与えることが出来る。本講義では、量子情報処理の基礎と、代表的な量子アルゴリズムのいくつかを紹介し、物理系における量子アルゴリズムの実行例として、NMRを用いた量子コンピュータを紹介する。

内容: １．線形代数の補足
２．量子力学の枠組み
３．量子ビット、EPR対、量子暗号鍵配布
４．量子ゲート、No Cloning 定理、量子テレポーテー
ション
５．量子コンピュータとUniversality 定理
６．GroverのアルゴリズムとShorのアルゴリズム
７．NMR量子コンピュータ
講義の進行に合わせて適当に取捨選択および補足を行う。