NICT_QuantumCamp講義コンテンツ

情報通信とは、どのようなものかを概観します。情報通信の歴史、アナログとデジタルの違い、ビットという言葉の意味について説明します。

量子ビットの基礎を解説します。高校で習った2次元ベクトルと2×2行列の知識があれば、十分に理解できる内容です。物理学の知識は前提としていません。

量子ビットの状態が2成分ベクトルで与えられた場合、測定がどのような行為を指すのかを説明します。量子力学では、量子状態に測定を行うと、測定結果は確率的なものになります。その確率の計算規則も説明します。

量子もつれの基礎について解説します。量子もつれは、量子テレポテーション、量子鍵配布プロトコルE91等で利用され、正に量子情報理論の本質です。また、量子もつれを理解することは、あらゆる量子情報処理の基礎となっています。

自発的パラメトリック下方変換について説明します。この手法は、比較的簡単にもつれ合った光子対を生成できることから、量子情報の実験で非常に頻繁に利用されています。自発的パラメトリック下方変換の欠点は、もつれ合った対光子の生成確率が非常に低いことです。

量子テレポテーションの基礎を学びます。量子テレポテーションは、量子情報通信の最も基礎となるプロトコルです。量子テレポテーションの考え方は、量子情報通信・量子コンピュータの様々な場面で登場します。ですから、このトピックは、必ず理解しなくてはなりません。

量子鍵配布の代表的なプロトコルであるBB84を解説します。本コースの理解に必要な学習レベルは、量子力学の基礎程度とします。行列やベクトルの計算が自由にできることも必要要件の一つです。まず、量子鍵配布がなぜ必要かについて押さえておきましょう。これには、one-time padという古典暗号プロトコルを理解する必要があります。