量子情報理論　第3版

2003年の初版以来、好評を博した教科書の第3版。本書では、量子力学の基本的な考え方から出発して、量子ゲート、量子計算、量子暗号など、量子情報理論の仕組みやアルゴリズムを解説した。理解を深めるために例題を交え、説明に具体性を持たせたほか、章末には演習問題を設け、本書一冊だけで学習できるような内容を目指した。 近年の量子コンピュータの分野の新しい展開を踏まえて、第3版では量子アニーリング方式の基礎的な考え方を第10章として追加、演習問題も増量し、さらなる内容の充実を図った。量子情報理論の基礎から量子コンピュータの最新のテーマまで学べる一冊。 第1 章量子力学の基礎 1.1 状態ベクトル 1.2 状態ベクトルの時間変化 1.3 交換関係と不確定性関係 1.4 スピン1/2 の量子状態 1.5 量子ビット 1.6 角運動量，スピンと回転 1.7 演習問題 第2 章EPR 対と観測問題 2.1 EPR 対 2.2 量子状態の伝達 2.3 アインシュタインの量子力学の局所原理 2.4 相関した2 粒子の測定と隠れた変数理論 2.5 光子対によるEPR 実験 2.6 4 光子GHZ 状態 2.7 演習問題 第3 章古典的コンピュータ 3.1 論理回路 3.2 順序回路とメモリ 3.3 ノイマン型コンピュータ 3.4 チューリング機械 3.5 計算可能性と計算の複雑さ 3.6 演習問題 第4 章量子ゲート 4.1 基本的量子ゲート 4.2 制御演算ゲート 4.3 量子チューリング機械 4.4 量子フーリエ変換（3 ビットの場合） 4.5 演習問題 第5 章情報・通信の理論 5.1 エントロピー 5.1.1 情報量の定義 5.1.2 シャノンのエントロピー 5.1.3 情報の符号化 5.1.4 フォン・ノイマンのエントロピー 5.2 通信における情報量 5.2.1 雑音と通信路容量 5.2.2 ハミング距離 5.2.3 シャノンの定理 5.3 演習問題 第6 章量子計算 6.1 量子ビットと量子レジスタ 6.2 ドイチュ?ジョザ（Deutsch?Josza）のアルゴリズム 6.3 ショアの因数分解のアルゴリズム 6.4 n ビットの量子フーリエ変換 6.5 量子位相計算と位数（order）計算アルゴリズム 6.6 合同式指数計算 6.7 演習問題 第7 章量子暗号 7.1 秘密鍵暗号 7.2 「ワンタイム・パッド」暗号 7.3 公開鍵暗号 7.4 量子鍵分配 7.4.1 非クローン定理 7.4.2 BB84 プロトコル 7.4.3 B92 プロトコル 7.4.4 E91 プロトコル 7.5 演習問題 第8 章量子検索アルゴリズム 8.1 オラクル関数 8.2 量子オラクル 8.3 演習問題 第9 章量子コンピュータの設計 9.1 核磁気共鳴コンピュータ 9.2 イオントラップコンピュータ 9.3 量子ドットコンピュータ 9.4 光子コンピュータ 9.5 演習問題 第10章量子アニーリング 10.1 量子アニーリングとは 10.2 量子アニーリングの定式化 10.3 量子検索問題 10.4 イジングモデル 10.5 量子アニーリングコンピュータの仕組み 10.6 演習問題