【要約】IBM Bobを使って、量子コンピュータで1+1を計算してみる。 [Qiita_Trend] | Summary by TechDistill
> Source: Qiita_Trend
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// Problem
開発者が量子計算を試行する際、環境構築の不備や実機の物理的な制約、および量子特有のノイズ問題に直面する。具体的には以下の課題が挙げられる。
- ・ライブラリのバージョン更新に伴うAPIの仕様変更（channel名の変更）。
- ・Windows環境における依存ライブラリ（orjson）の実行ブロック。
- ・実機利用時における長いキュー待ち時間。
- ・量子ビットのノイズに起因する計算結果の不正確さ。
// Approach
IBM Bobの支援を受け、量子回路の設計から実機での実行、および環境トラブルの回避までの一連の手順を実装した。以下のステップでアプローチを行っている。
- ・4量子ビットを用いた量子加算器の回路設計（X, CNOT, Toffoliゲートを使用）。
- ・Qiskitを用いたシミュレータでの理想的な計算実行。
- ・IBM Quantum実機へのジョブ投入とトランスパイル処理。
- ・WindowsのAppLocker対策として、標準ライブラリのjsonを用いたorjsonのモンキーパッチ適用。
// Result
シミュレータと実機の比較を通じて、量子計算における精度の差異を明らかにした。実行結果は以下の通りである。
- ・シミュレータ：1024回中1024回（100%）が正解の「10」を出力。
- ・実機：1024回中960回（93.75%）が正解の「10」を出力。
- ・実機におけるエラー：00（3.71%）、01（0.97%）、11（1.56%）が発生。
- ・結論として、実機では量子ノイズによるエラーが避けられないことを示した。
Senior Engineer Insight
> AIによるコード生成は開発体験を劇的に向上させるが、実機運用におけるノイズや環境依存のトラブルへの対処には、依然として深い専門知識が必要である。本記事で示されたWindows環境でのDLLブロック問題のように、インフラ層の制約が開発を阻害するケースは少なくない。現時点では、量子計算はシミュレーションと実機の差異を理解するフェーズにあり、実用化にはエラー訂正技術の確立が絶対条件である。