動かして学ぶ量子コンピュータプログラミング ―シミュレータとサンプルコードで理解する基本アルゴリズム

Ⅱ部 

QPU

プリミティブ

Ⅰ部で基本的なレベルでのキュビットの記述と操作方法を説明してきました。この

Ⅱ部では、上位のレベルの QPU プリミティブ（

QPU

演算の基本要素）を紹介しましょ

う。プリミティブは

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つのツールボックスの中のツールのようなものです。それを上

手に使うことによって、本格的なアプリケーションを構築することができます。

大変大まかに言えば、概ね量子アプリケーションは図Ⅱ-1 に示す構造をとります。

読み出し位相操作

重ね合わせでの計算重ね合わせの生成

図Ⅱ-1   

QPU

プリミティブは、このような構造を埋めていく際に必要となるツールです。こ

れらの

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つのステップうち、

2

番 目 の ス テ ッ プ に 関 連 す る （「 重 ね 合 わ せ で 計 算 す る 」）

プリミティブは、「重ね合わせ」という内在的な並列性（

implicit parallelism

）を 用 い た

計算を可能にします。一方、

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番 目 の ス テ ッ プ （「 位 相 操 作 」） を 実 現 す る プ リ ミ テ ィ ブ

は、実際に結果の読み出しを確実にするものです。

これらのステップは、反復処理において一緒に、しかも何度も実行されるのが普通

です。その方法は、特定のアプリケーションによって異なります。それぞれのステッ

プに対応する万能のプリミティブが

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つあるというよりも、

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つ

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つの武器を組み合わ

せて使っていくことになります。次の

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