量子コンピューティング用語集

あるシステムがアルゴリズムを実行する際に実質的に使える量子ビット数を表すIonQのベンチマークで、単なる物理量子ビット数ではなく、結合性、ゲート忠実度、回路の深さを考慮する。

制御NOT — 制御量子ビットが|1⟩のときにターゲット量子ビットを反転させる2量子ビットゲート。

NISTがML-KEMとして標準化した格子ベースの鍵カプセル化アルゴリズムで、Diffie-HellmanおよびRSAによる鍵交換のポスト量子代替。

NISTがML-DSAとして標準化した格子ベースのデジタル署名アルゴリズムで、RSAおよびECDSA署名の主要なポスト量子代替。

Circuit Layer Operations Per Secondの略で、量子システムが完全な回路をどれだけ速く実行できるかを測るIBMの速度ベンチマークであり、質の面ではQuantum Volumeと組み合わせて使われる。

隠れた関数が定数関数かバランス関数かを1回のクエリで判定する初期の量子アルゴリズムで、古典的には最大で入力の半分を調べる必要がある。量子コンピュータが指数関数的な高速化を提供できることを示した最初の証明として歴史的に重要。

NISTがFN-DSAとして標準化した格子ベースのデジタル署名アルゴリズムで、帯域幅やストレージが限られる場面向けにコンパクトな署名サイズが選ばれた。

Harrow、Hassidim、Lloydにちなんで名付けられた量子アルゴリズムで、特定の限定的な条件のもとで、線形方程式系を古典的な手法よりも指数関数的に速く解く。

Noisy Intermediate-Scale Quantum — 完全な誤り訂正を持たない50〜1000量子ビットのデバイス。

QPU（量子処理装置）は、量子ビットを保持し、量子ゲートと量子回路を実行する物理ハードウェアです。超伝導、捕捉イオン、光、中性原子方式があり、多くはクラウド経由で利用します。

Quantum Fourier Transform — 離散フーリエ変換の量子版で、指数関数的に高速。

Quantum Approximate Optimization Algorithm — 組合せ最適化問題のためのハイブリッドアルゴリズム。

量子コンピュータが現在展開されている公開鍵暗号を破ることになる、仮説上の時点。

NISTがSLH-DSAとして標準化した、状態を持たないハッシュベースのデジタル署名アルゴリズムで、格子ベースの方式がいつか破られた場合の保守的な代替手段を提供する。

T1は量子ビットのエネルギー緩和時間、T2はコヒーレンスまたは位相緩和時間です。どちらも量子ハードウェアの品質、実行可能な回路深度、デコヒーレンス誤差を左右します。

Variational Quantum Eigensolver — 基底状態エネルギーを求める量子・古典ハイブリッドアルゴリズム。

アダマールゲート（Hゲート）は、|0⟩と|1⟩の均等な重ね合わせを作る1量子ビットゲートです。量子干渉を利用するグローバー探索や多くの量子アルゴリズムの初期化に使われます。

電磁場によって捕捉され、レーザーパルスで制御される単一イオンの内部エネルギー準位に符号化された量子ビット。

ソートされていないリストから目印の付いた項目を、どの古典アルゴリズムよりも二次的に速く見つける量子探索アルゴリズム。

既知の最良の古典アルゴリズムに対して指数関数的な高速化を持つ、整数の素因数分解のための量子アルゴリズム。

量子回路を有限回実行することによる測定結果の統計的不確かさ。

量子ジョブに割り当てられた回路実行の総回数 — 実用的なリソース上限。

エラーシンドロームの測定結果を、実際の補正へと変換する古典計算。

従来のチップ製造から応用されたプロセスで作られる半導体量子ドットに閉じ込められた、単一の電子または原子核のスピン状態に符号化された量子ビット。

量子ビットが環境と相互作用することで量子的性質を失うこと。

結果が信頼できなくなる前に、回路全体で蓄積が許容される総誤差。

量子回路を特定のデバイスのネイティブゲートセットと量子ビット結合にコンパイルする過程。

3量子ビットCCXゲート — 両方の制御量子ビットが|1⟩のときにのみターゲット量子ビットを反転させる。

エキゾチックな準粒子の編み込みに情報を符号化することで、量子ビットそのもののトポロジーによって誤りが抑制され、事後的に訂正する必要がなくなるとされる、理論上の量子ビット。

ハイブリッド量子・古典アルゴリズムは、量子状態の準備と測定をQPUで行い、最適化と制御を古典コンピュータで行います。VQEとQAOAは代表例です。

基本的な単一量子ビットゲートX、Y、Z — すべての量子演算の基底を形成する。

単一量子ビットの取りうるすべての状態を、単位球面上の点として表す幾何学的表現。

4つの最大もつれ2量子ビット状態の一つ — 量子もつれの最も単純な例。

古典コンピュータと量子コンピュータの両方からの攻撃に対して安全になるよう設計された古典暗号アルゴリズム。

集束したレーザービーム（光ピンセット）によって捕捉された単一の中性原子の内部状態に符号化された量子ビットで、隣接する原子をもつれさせるためにリュードベリ状態が使われる。

単一光子の偏光や経路といった性質に符号化された量子ビットで、光ファイバー中を伝わることができ、深い極低温冷却なしで動作できる。

複数のQPUを量子インターコネクトでつなぎ、1つのより大きな論理マシンのように振る舞わせること。

変分量子回路は、古典最適化器がコスト関数を下げるようゲート角度を調整するパラメータ化回路です。VQE、QAOA、量子機械学習の基盤になります。

実際の量子演算または状態が理想的な目標にどれだけ近いかを測る指標（0から1）。

マークされた結果の確率振幅を、古典的なモンテカルロサンプリングよりも二次的に速く推定する量子アルゴリズムで、デリバティブ価格算定やリスク分析における量子的な高速化の提案の基盤となっている。

量子ビットの状態を観測する行為で、重ね合わせを明確な0または1に収束させる。

量子計算において補助として使われる量子ビットで、しばしば誤り検出や位相キックバックに用いられる。

完全な量子誤り訂正なしにハードウェアノイズの影響を低減する古典的な後処理技術。

多数の物理量子ビットにわたって符号化された誤り訂正済みの量子ビット — フォールトトレラント量子コンピュータにおける計算の単位。

1つ以上のジョセフソン接合を含む超伝導回路で構築された量子ビットで、絶対零度近くまで冷却され、マイクロ波パルスで制御される。

事前に共有されたもつれ対を使ってチャネルの古典的な容量を2倍にすることで、物理的には1つの量子ビットを送るだけで2つの古典的な情報ビットを送るプロトコル。

量子系が複数の状態を同時に取ることができる性質。

量子情報の基本単位であり、古典ビットの量子版。

2つ以上の量子ビットの状態が距離に関係なく結び付く量子的な相関。

量子ゲートは、量子ビットの状態を変える可逆なユニタリ演算です。H、X、CNOTなどを組み合わせ、重ね合わせ、位相変化、量子もつれを作って量子回路を構成します。

量子ビットのレジスタに一連の量子ゲートを適用し、最後に測定を行うもの。

離れた量子プロセッサ同士の間でもつれを分配することでそれらをつなぐシステムで、通常は光子によって運ばれる。

量子ビットを測定（して収束させる）ことなく、量子回路の誤りを検出・訂正する技術。

ユニタリ演算子の固有値の位相を推定するアルゴリズムで、Shorのアルゴリズムや量子化学のエネルギー計算の基盤となるサブルーチン。

量子ビット数、結合性、忠実度を考慮した、量子コンピュータの総合的な能力を測るIBMの単一数値ベンチマーク。

実用的なタスクにおいて量子コンピュータが最良の古典アルゴリズムを上回る、実証された高速化または改善。

量子ユーティリティは、古典計算で正確にシミュレートできない規模の量子回路を実QPUで実行できる段階を示すIBMの用語です。実用的な量子優位性とは異なり、商用価値や古典手法への勝利を意味しません。

量子ジョブは、QPUまたはシミュレータで実行する回路をクラウドサービスへ送る作業単位です。バックエンド、ショット数、キュー、実行状態、結果を管理します。

Qiskit、PennyLane、HLQuantumのような量子SDKを用いて量子回路やハイブリッドアルゴリズムを書くソフトウェアエンジニア。

事前に共有されたもつれと2つの古典ビットを使って、未知の量子ビットの正確な状態を遠く離れた量子ビットへ転送するプロトコルで、粒子そのものを物理的に動かすことも、コピー禁止定理を破ることもない。

量子ビットの系を、単純な初期状態から、最もエネルギーの低い構成が答えを符号化する状態へとゆっくり発展させることで、最適化問題に対する低エネルギーの解を見つける、量子コンピューティングの特化型アプローチ。

ある特定の、しばしば人為的に選ばれた課題を、量子コンピュータがどんな古典コンピュータや古典アルゴリズムよりも速く解けることを示すこと。その課題自体が有用かどうかは問わない。