対話型ラボ
視覚化、数式、シミュレーション、コード演習を通じて、読んだ知識を使える力に変えます。
ブロッホ球を定義そのものとはみなさず、振幅と相対位相が図にどう表れるかを確認します。
アクティビティ
視覚化
概念
課題
規格化された状態を3つ選び、Z 基底確率を予測し、相対位相だけを変えたとき何が変わるか説明します。
提出物
振幅、確率、位相の説明を含む短い状態表。
品質チェック
ボルン則による正確な確率と、独立に準備した状態からの有限ショット統計を比較します。
アクティビティ
シミュレーション
概念
課題
同じ状態で20、100、1000ショットの思考実験を行い、頻度は揺れるが確率は変わらない理由を説明します。
提出物
頻度表と、モデル上の確率と観測頻度の違いの説明。
品質チェック
単一量子ビットゲートを行列として合成し、回路を描く前に結果の状態を予測します。
アクティビティ
数式導出
概念
課題
HZH|0> と XH|0> を計算し、Z 基底で測定できる違いを特定します。
提出物
行列計算、最終状態、Z 基底確率。
品質チェック
H と CNOT でベル状態を作り、独立した量子ビット状態に分解できない理由を確認します。
アクティビティ
数式導出
概念
課題
各ゲート後の状態を導出し、分離可能な因数分解を試み、どこで失敗するか説明します。
提出物
回路ステップとその後の状態を対応させた2列の導出表。
品質チェック
振幅の打ち消しと強め合いを通じて、アルゴリズム上の優位性が現れる過程を追跡します。
アクティビティ
シミュレーション
概念
課題
2ビット Deutsch-Jozsa オラクルを追跡し、最後の H 後にどの振幅が打ち消されるか印をつけます。
提出物
振幅の追跡と、汎用高速化ではなく約束された性質に関する主張。
品質チェック
テレポーテーションの資源計算を段階的に追い、古典ビットが必要な理由を確認します。
アクティビティ
シミュレーション
概念
課題
入力状態を選び、4つのベル測定結果を列挙し、それぞれを Bob の補正に対応づけます。
提出物
補正表と、超光速通信やコピーが起きない理由の説明。
品質チェック
3量子ビット反復符号の直感を使い、1つのビット反転を注入・検出・補正します。
アクティビティ
シミュレーション
概念
課題
論理状態を符号化し、単一ビット反転を注入し、シンドロームを計算して補正を選びます。
提出物
シンドローム表と、位相誤りおよび複製不可能定理に関する限界メモ。
品質チェック
約束つき Deutsch-Jozsa 例と4項目 Grover 例を、振幅表で比較します。
アクティビティ
シミュレーション
概念
課題
1つのオラクル符号パターン、最後の H のパターン、Grover 拡散反射を追跡します。
提出物
2つの振幅表と、問い合わせ優位性と製品化可能性を区別する注意書き。
品質チェック
小さな1量子ビット・2量子ビット回路を作り、状態を段階的に追い、最終測定確率を確認します。
アクティビティ
シミュレーション
概念
課題
|+>, |->, |Phi+> の回路を作り、それぞれの最終状態と Z 基底確率を列挙します。
提出物
ゲート、中間状態、最終確率、誤解への注意を含む回路表。
品質チェック
回路を構築し、状態ベクトルを確認し、シミュレーション結果を理論値と比較するコード演習です。
アクティビティ
コード演習
概念
課題
ベル状態回路を実装し、グローバル位相を除いて期待される状態ベクトルを検証し、測定カウントをサンプルします。
提出物
アサーションと測定カウントの短い解釈を含む再現可能なノートブックまたはスクリプト。
品質チェック
単純な脱分極ノイズや測定誤差が、理想アルゴリズムではなく観測カウントをどう変えるか観察します。
アクティビティ
シミュレーション
概念
課題
理想的なベル回路とノイズありの変種を比較し、どの誤りがどのカウントパターンを作るか特定します。
提出物
ノイズ仮定、カウント変化、信頼できる限界を結びつけた表。
品質チェック
小さな化学ハミルトニアンを読み、パウリ項と期待値推定の関係を学びます。
アクティビティ
数式導出
概念
課題
2量子ビットのハミルトニアンに注釈を付け、両立するパウリ項をまとめ、変分回路が何を最小化しようとしているか説明します。
提出物
注釈付きハミルトニアン項と、平易な言葉での VQE 目的関数。
品質チェック
