科目ナンバー

SG-MP5-2C12

履修条件・関連科目等

量子力学及演習１、２を履修していることが望ましい。ブラ、ケットなど量子力学の基礎的な知識を前提として授業を進める。

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

最近、量子力学を計算機科学、情報通信などの様々な分野で応用する試みが盛んになされ、それと共に量子力学の基礎も情報という観点から見直されている。このような量子力学特有の現象や量子力学の原理を生かした基礎、応用の分野は量子情報と呼ばれ、近年著しく発展している。本講義では、量子力学及演習１、２の知識を前提に、量子情報理論の基礎について学ぶ。

科目目的

ディラックのブラケット記号を自由に使えるようになる。スピン1/2または量子ビット系の量子力学に習熟する。また、密度行列、EPRパラドックス、ベルの不等式、量子エンタングルメント、量子テレポーテーションといった量子情報の基礎を理解する。

到達目標

量子情報理論の基礎を理解する。

授業計画と内容

講義する主な項目は以下の通りです。
第１回　量子力学の基本原理
第２回　量子系の時間発展
第３回　量子系における測定
第４回　角運動量の復習、spin-1/2
第５回　量子ビット
第６回　多成分系、エンタングル状態
第７回　混合状態と密度行列
第８回　エンタングルメントエントロピー
第９回　EPRパラドックス
第１０回　Bellの不等式
第１１回　クローン禁止定理
第１２回　Deutsch-Jozsaのアルゴリズム
第１３回　量子テレポーテーション
第１４回　量子暗号

なお、授業の進み具合で上記の項目を変更することがあります。

授業時間外の学修の内容

指定したテキストやレジュメを事前に読み込むこと／授業終了後の課題提出

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

授業中に出題した問題を自宅で解き直しておくこと。

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

課題や試験のフィードバック方法

授業時間内で講評・解説の時間を設ける／授業時間に限らず、manabaでフィードバックを行う

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

アクティブ・ラーニングの実施内容

PBL（課題解決型学習）

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業中に出題する演習問題を解く。

授業におけるICTの活用方法

実施しない

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

実務経験のある教員による授業

いいえ

【実務経験有の場合】実務経験の内容

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

テキスト・参考文献等

参考書：ニールセン、チャン著「量子コンピュータと量子通信1,2,3」(オーム社)
中原幹夫著「量子物理学のための線形代数　ベクトルから量子情報へ」（培風館）

その他特記事項

参考URL