はじめに
講義内容
第1回 量子コンピュータを触る
1-2. QiskitでIBMマシンを触ってみよう
1-3. 量子コンピュータの現状
第2回 量子アルゴリズム
2-2. 等価な回路
2-3. 自作回路の作成
2-4. グローバーのアルゴリズム
第3回 量子機械学習
3-2. データを量子状態に
3-3. 量子変分回路
3-4. 勾配計算
第4回 QAOA
4-2. 擬似古典確率系からの脱却
第5回 量子化学
5-2. 変分量子回路による基底状態探索
イベントWebページ
講義
2022.09.09 第1回オンラインリアルタイム配信（17:00-21:30）
https://youtu.be/i_r3jP5yL7U
2022.09.16 第2回オンラインリアルタイム配信（17:00-1:30）
https://youtu.be/ZSqYDf_vSAo
2022.09.22 第3回オンラインリアルタイム配信（17:00-2:30）
https://youtu.be/i_r3jP5yL7U
2022.09.30 第4回オンラインリアルタイム配信（17:00-2:30）
https://youtu.be/7h2mticpcFc
2022.10.07 第5回オンラインリアルタイム配信（17:00-24:30）
https://youtu.be/kQmZhdGq2rU
演習
2022.10.15 第1回オンラインリアルタイム配信（13:00-17:30）
https://youtu.be/z-gEo0LC67k
2022.10.22 第2回オンラインリアルタイム配信（13:00-17:30）
https://youtu.be/ZMUi_2qyTbA
お疲れ様会
2022.10.27 QC4Uお疲れ様会（21:00-予定）
https://youtu.be/UVsHfEhVC7s
卒業試験
2022.11.21 初日オンラインリアルタイム配信（17:30-24:10）
https://youtu.be/AYXzqaVNzrc
2022.11.22 2日目オンラインリアルタイム配信（17:30-）
https://youtu.be/h3hspGjfp1U
フォローアップイベント Always with You
2022.12.22 オンラインリアルタイム配信（18:00-22:00予定）
https://youtu.be/YA3EsaApXKM
文系も理系も新しいものを愛する
新しい言葉を学びましょう
誰でもコンピュータは使っている
文系でも理系でも参加可能です。
その心は量子コンピュータを利用できるようになったときに
果たしてそれをどのように活かすのか。
この講座では基本操作を学び
その後ではこれまでの職歴や経験
ご自身の想像に任せてみんなで考えていくワークショップを実施します。
それならこんなことできないかな？と企画したり議論を巻き起こしたり
代わりに僕が実装しておきますから発表資料を作ってくださいなど
世代を超えて役割を分担し新しい可能性に目覚めていくための
公開伴走型の講義、そしてワークショップを通じた生涯の仲間づくり
新たな挑戦が可能となる集まり。それがQC4Uの目指す形です。
前回のQA4Uでは量子アニーリングを学び
実際に操る人、それを利用してどんなものが作れるのかを考えた人
その価値を最大限に高めた人、世に伝える工夫をした人
多くの人が自分の存在価値と可能性に気づきました。
そして多くの仲間と共に成長を遂げました。
第1回・量子コンピュータを触る
YouTube Live 2022/09/09 17:00-21:30（本編4時間・追加30分）
飛び交う言葉が新しい
量子ビットを操ってうまい計算方法を作り出そう
量子コンピュータの初歩を一緒に学びます
IBM-Qの利用方法
https://www.ibm.com/quantumにて下部に移動して
Open PlanにあるSign up for IBM Quantumから登録しましょう
解説コード
なかなか理解できずに難しい。
そうした声が聞こえるものでした。
量子コンピュータがある今の時代では
それは本当に起こることなのかな？と
自分で実験できる確かめることのできるものです。
量子ビットの状態を自由自在に操ってみよう。
いっそのこと量子コンピュータから
第2回・量子コンピュータで自作回路を作る
YouTube Live 2022/09/16 17:00-1:30（本編5時間・追加3時間半）
まずは単純に目印をつけて確率振幅をいじってみましょう
その目印をつけたものだけを取り出すことができたら
探索効率が向上しますね
そうした基本的な量子アルゴリズムを学んで
量子回路を自作することに慣れてみましょう
解説コード
量子コンピュータで
振幅を自由自在に操る
ひとつひとつ丁寧に紐解いてみると
その原理や発想は案外と自然で学びの多いものになっています。
じっくりと向き合うことで飛躍を目指しましょう。
第3回・量子機械学習に挑戦
YouTube Live 2022/09/22 17:00-2:30（本編：6時間・追加3時間半）
次に所望の結果を弾く量子回路を自動的に生成したくなります
それを具現化したものが量子機械学習です
ある入力に対して適切な出力が出てくるように
量子回路にあるパラメータを自由自在に動かしてみましょう
そしてうまくその出力を実現できるか
試してみましょう
解説コード
その精度のために量子アルゴリズムを駆使した計算の加速は
非常に難しい状況にあります
現状の量子コンピュータでできることとして
有望視されているのが量子機械学習であり
その可能性についての模索が始まっています
負けじとオリジナルの結果を弾き出してみましょう
量子機械学習を究めて
NISQ時代の応用を進めよう
第4回・量子コンピュータで最適化に挑戦
追加YouTube Live 2022/09/30 17:00-2:30（本編：6時間・追加3時間半）
QAOA（量子近似最適化アルゴリズム）を実行します
背景は量子アニーリングと同様に量子断熱時間発展を基礎としたものですが
その途中にかける量子回路のパラメータを動かして
最適解を探索するというものです
みなさんが解いてみたい組合せ最適化問題を解いてもらいましょう
解説コード
（実施中にQAのs1,s2についてバグを発見しましたので修正しました）
量子コンピュータの真価を発揮する
手段の模索はまだまだ続く
組合せ最適化問題、機械学習に利用することができます
他の応用用途を見つけることも楽しみですし
これらの手法に対する量子コンピュータによる優位性を見るのも楽しみです
第5回・量子化学と変分回路
YouTube Live 2022/10/07 17:00-24:30（本編3時間・追加4時間半） 実施
行列の対角化という計算が必要となります
量子変分回路は何をしているのかと考えてみると
行列をかけながらベクトルを更新していくことです
適切な行列をかけていけば原子分子の固有状態を見つけることができるはず
その発想で量子化学計算を実行してみましょう
量子化学・量子変分回路
量子変分回路の応用例です。ここまで学んできた皆さんであればすぐにマスターできます。
線形代数の申し子
線形代数を用いた現代社会の技術は非常に広い範囲に及びます
そうした科学技術全般の加速装置になるか
量子コンピュータに期待されているのは
こうした部分なのではないでしょうか
現代技術を支える
線形代数に革命を与えるか
演習編
Ideation Vol.1 YouTube Live 2022/10/15 13:00-17:30
他のどこにもないアイデアのるつぼ
世界で僕らだけの利用法を発案しよう
なるか世界で初めての量子コンピュータのゲーム！
量子コンピュータを利用した音楽生成・画像生成・うさぎと嫁生成
そしてゲームでの乱数利用・乱数調整が対戦的に行われる新しいゲーム性
ここからどんなものが熟成されていくのか楽しみです！
Ideation Vol.2 YouTube Live 2022/10/22 13:00-17:30
量子コンピューティングEXPO2日目終了・QC4Uお疲れ様会
YouTube Live 2022/10/22 21:00-
卒業試験
YouTube Live 2022/11/21 17:30-24:10（4時間・追加3時間）実施
そして初めて出会う仲間たち
オンラインで限られたチャンスを活かして
量子コンピュータを利用した新しい世界を切り開く
その成果がここに集結
YouTube Live 2022/11/22 17:30-実施
人が変わる必要もある
人を変える必要もある
話し合いは熱を帯びて時にぶつかり合うこともある
そのなかで知る相手の考え
そして自分の考え
多くの人の勇気が世界を変えていくのだと思います
Always with You
フォローアップイベント Always with You
YouTube Live 2022/12/22 18:00-22:00
仙台会場：東北大学青葉山キャンパス電子情報システム・応物系3号館410号室
プログラム初心者の方々もプログラムの初めから
「量子コンピュータ」を触ってみよう！
そんな掛け声のもの多くの方々が参加したQA4U/QC4U、
2回に渡って多くの人が参加し、
そして量子アプリを作るという活動を続けてきました。
新たな道を歩む卒業生たちが集う企画です。
発表予定グループ（調整中）
Groupinq from QA4U
Bestri from QA4U
量子うさぎ育成 from QC4U
Quantum Learner from QC4U
株式会社ソーダ水 from QC4U
参考資料
| 量子コンピュータの基本を学ぶなら | 「入門講義 量子コンピュータ」：渡辺靖志著（講談社） |
|---|---|
| 量子機械学習 | 「量子コンピュータによる機械学習」：Maria Schuld・Francesco Petruccione（日本語版：共立出版） 「量子コンピューティング: 基本アルゴリズムから量子機械学習まで」：情報処理学会出版委員会監修・嶋田義皓著（オーム社） |
| 量子アニーリングにも興味がある方には... |
