量子情報科学

量子情報科学は、量子力学の原理と情報理論を組み合わせて、情報の処理、分析、伝送を研究する分野です。量子情報で達成できるものの限界など、量子物理学の理論的側面と実験的側面の両方をカバーしています。量子情報理論という用語は時々使用されますが、実験的研究は含まれず、量子情報の処理を扱う量子情報科学のサブフィールドと混同される可能性があります。

量子テレポーテーション、量子もつれ、量子コンピュータの製造は、量子物理学と工学の包括的な理解に依存しています。GoogleとIBMは量子コンピュータのハードウェア研究に多額の投資を行っており、2010年代以降、量子​​コンピュータの製造において大きな進歩を遂げています。現在、100量子ビットを超える量子コンピュータを作成することは可能ですが、量子コンピュータの製造に適した材料が不足しているため、エラー率が高くなっています。^[1] マヨラナフェルミオンは、欠けている重要な材料である可能性があります。^[2]

量子暗号装置は現在、商業的に利用可能である。冷戦時代にスパイが使用した暗号であるワンタイムパッドは、暗号化にランダムキーのシーケンスを使用する。これらのキーは、量子もつれ粒子ペアを使用して安全に交換できる。これは、複製不可定理と波動関数の崩壊の原理により、ランダムキーの安全な交換が保証されるためである。量子もつれ粒子を伝送できる装置の開発は、重要な科学的および工学的目標である。^[要出典]

Qiskit、Cirq、Q Sharp は人気の量子プログラミング言語です。量子コンピューター用の追加のプログラミング言語と、有能な量子プログラマーのより大きなコミュニティが必要です。この目的のためには、追加の学習リソースが必要です。量子プログラミングには多くの基本的な違いがあり、従来のプログラミングから引き継ぐことができるスキルの数が制限されるためです。^{[引用が必要]}

量子アルゴリズムと量子複雑性理論は、アルゴリズムと計算複雑性理論の2つの主題です。1994年、数学者ピーター・ショアは素因数分解の量子アルゴリズムを発表しました。このアルゴリズムは、4,000個の論理量子ビットを含む量子コンピュータで、 RSAやECCなどの広く使用されている暗号を破る可能性があり、大きなセキュリティ上の脅威となりました。これにより、量子コンピューティング研究への投資が増加し、フォールトトレラント量子コンピューティング（FTQC）時代に備えるためのポスト量子暗号の開発が進みました。 ^[3]

• Nielsen, Michael A. ; Chuang, Isaac L. ( 2012年 6 月)。『量子コンピューティングと量子情報(10 周年記念版)』。ケンブリッジ: Cambridge University Press。ISBN 9780511992773. OCLC  700706156.

• Quantiki – 量子情報科学ポータルとウィキ。
• ERA-Pilot QIST WP1 量子情報処理と通信に関する欧州ロードマップ
• QIIC – 量子情報、インペリアル・カレッジ・ロンドン。
• QIP – リーズ大学の量子情報グループ。リーズ大学の量子情報グループは、量子情報の幅広い側面の研究に取り組んでいます。その範囲は、アルゴリズム、量子計算から、情報処理の物理的な実装、量子力学の基本的な問題まで多岐にわたります。また、一般の読者向けの基本的なチュートリアルもいくつか含まれています。
• 数学と量子情報に関するmathQI研究グループ。
• 南カリフォルニア大学量子情報科学技術センター（CQIST）
• CQuIC 量子情報制御センターには、ニューメキシコ大学、アリゾナ大学の理論グループと実験グループが含まれます。
• シンガポール国立大学量子技術センターCQT
• CQC2T 量子計算・通信技術センター
• QST@LSU ルイジアナ州立大学量子科学技術グループ