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量子化学計算


化学反応のシミュレーションは、分子に含まれる電子や原子の量子力学的な振る舞いを考慮する必要があり、量子力学の原理を利用しない従来型のコンピュータでは、スーパーコンピュータを使うほど難しい問題です。

量子コンピュータは量子力学の原理で動作するため、量子的な振る舞いを自然にシミュレーションすることができます。

このため量子的な性質が重要になる分子軌道計算や化学反応シミュレーションの加速し、材料開発や製薬分野での研究へ応用できる可能性を秘めています。

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量子機械学習・最適化

量子状態は量子ビット数に対して指数的に高い次元のベクトルで記述され、量子コンピュータの計算は、この高次元ベクトルに対する行列の計算に対応します。

このような量子力学がもつ高次元の線型なシステムを利用する量子コンピュータは、固有値の計算や逆行列計算など、機械学習分野における高次元データの処理に必要な操作を効率良く実行できると期待されています。

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誤り訂正

量子ビットはノイズに弱いため、誤り訂正機能が搭載されていない量子コンピュータの計算能力は限定的なものになります。

このような問題を克服し、従来のコンピュータでは代替できない高度な量子アルゴリズムを実装するためには、量子誤り訂正技術の開発が重要となります。近い将来に実現される量子デバイスは、量子誤り訂正の性能評価や改善方法を検討するテストデバイスとして重要な意味を持ちます。