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

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5

章 量子算術演算と量子論理演算

5.5

 ハンズオン：より複雑な数学

可逆性や複製不可能性など、

QPU

演算に求められる必要条件にすべての算術演算が適しているわ

けではありません。例えば、乗算は可逆的に実行するのが困難です。結果が図 5-10 に示されている例

5-3のコードは、可逆であるように構築された演算の具体例を示します。具体的には、

1

つの値を

2

乗し、

その結果を別の値に加えています。

準備

図 5-10     

サンプルコード

https://oreilly-qc.github.io?p=5-3

で例5-3を実行してみましょう。

例5-3　

// a += b * b

a.addSquared(b);

図 5-10 のように

a += b * b

を実行すると、

a

に

b

の

2

乗を加えます。

図

5-10

の回路はどのように動作するでしょうか？

これを実行すると加算が反復されること

で乗算が行われます。この演算は

b

のビットの条件に従います。

この例における可逆性の問題は特に興味深いものです。もし

b = b * b

を素直に実装しようとする

と、可逆な演算の適切な組み合わせがないことがすぐにわかります。これは、いつも最後に符号ビット

を失った状態になるからです。しかし、

a += b * b

を実装することには問題がありません。これは、

逆演算を行うことで

a -= b * b

が得られるためです。