量子コンピュータ

【小・中学生向け】量子コンピュータ量子計算ドリル


はじめに

この前小・中学高校生向けの量子コンピュータ教室を行いましたが、若い世代の子供達はスラスラ問題を解いています。子供向けの方が説明もわかりやすいと思いますので、大人の方もやってみましょう。

小学校の時に「計算ドリル」というのをやりました。ということで、たくさん計算をして体に覚えこませた方がいいので、「量子計算ドリル」というのを考えてみました。頑張って花丸もらいましょう。


ルール

今回は簡単なルールでやります。私たちが使っている今のコンピュータは01を切り替えてそろばんのように計算をしています。量子コンピュータではその01に加えて、+と-を使えます。それによって、01+-の4つの状態を使い分けます。

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上のルールにのっとって、0と1はXできりかえ。+と-はZゲートできりかえます。0と+、1と-はHゲートできりかえます。このルールをつかって下記の問題をやってみましょう。答えは問題のすぐ下にのせました。早速やってみてください。


問題

問題です。下の□を埋めなさい。また、量子ビットはかならず0からスタートするとする。

① 0 => □ => 1 となるゲートは?

② 0 => X => 1 => H => □ となる状態は?

③ 0 => □ => + となるゲートは?

④ 0 => X => 1 => H => – => □ => + となるゲートは?

⑤ 0 => X => H => Z => H => X => □ となる状態は?


答え

①Xゲート ②-状態 ③Hゲート ④Zゲート ⑤1


まとめ

どうでしょう?少しだけ覚えることが多いだけであまり取り掛かりは難しくはないと思います。この感覚を覚えながら次回は測定やY軸も入れてみて中級編もやってみたいと思います。以上です。