量子コンピュータ入門キット
量子コンピュータ入門キット
「Qubitって何？」から始める、ブラウザで動く量子入門教材。
Quarto × marimo で作ったこのキットは、コインの例えと動く回路シミュレーションで、 量子コンピュータの基本概念（重ね合わせ・もつれ・量子アルゴリズム）を、中学生でも直感的につかめるように設計しました。
- コード不要で体験 … スライダーやボタンを動かすだけで回路が動きます
- リアルタイム計算 … 状態が変わると確率とヒストグラムが即座に再計算されます
- 印刷ワークシート付き … 授業や自習の復習にも使えます
- Qiskit ノートブック付き … 本格的な量子 SDK にも挑戦できます
12 のレッスン
| # | レッスン | 学べること |
|---|---|---|
| 1 | Qubit って何？ | ビットと Qubit の違い、重ね合わせ、ブロッホ球 |
| 2 | 重ね合わせ | アダマールゲート、量子の干渉 |
| 3 | エンタングルメント | ベル状態、量子もつれ、CNOT |
| 4 | 量子ゲート入門 | H・X・Z・CNOT を自由に実験 |
| 5 | 測定と確率 | 測定の仕組み、shots と大数の法則 |
| 6 | 量子アルゴリズム | Deutsch-Jozsa と Grover を体感 |
| 7 | 複数量子ビットとテンソル積 | 複数 Qubit の表記、テンソル積のイメージ |
| 8 | 量子ゲートの拡張 | Y・S・T、SWAP、Toffoli、可逆計算 |
| 9 | 量子回路の読み方・書き方 | 回路図のルール、ベル・GHZ 状態 |
| 10 | 量子アルゴリズム定番（続き） | Shor・QFT・QPE・VQE の俯瞰 |
| 11 | ノイズと誤り訂正 | デコヒーレンス、QEC、NISQ |
| 12 | 応用と将来展望 | 暗号・化学・最適化・QML |
コインの例えで「ビットと Qubit の違い」を理解します。スライダーで状態を変えると、ブロッホ球が回転します。
アダマールゲートで「回っているコイン」を作ります。H を 2 回 かけると元に戻る「干渉」も体験できます。
H + CNOT で ベル状態を作り、測定結果が 00 と 11 だけになる不思議を観察します。
H・X・Z を自由に組み合わせて状態の変化を実験できる、ゲーム感覚のレッスンです。
測定回数を増やすと、ヒストグラムが理論値に収束していく様子をリアルタイムで見られます。
Deutsch-Jozsa（1回の質問で見抜く）と Grover（検索の高速化）を実際に回路を組んで体感します。
2 つ以上の Qubit の書き方と、H ⊗ H のようなテンソル積で可能性が \(2^n\) に広がる感覚をつかみます。
位相を操る Y・S・T、Qubit を入れ替える SWAP、二重制御の Toffoli を体験します。
回路図のルールを学び、ベル状態・GHZ 状態を自分で組んで動かします。
Shor・量子フーリエ変換・位相推定・VQE の考え方を俯瞰します。
実機のノイズを体験し、量子誤り訂正（QEC） と NISQ の基本を知ります。
暗号・化学・最適化・機械学習など、量子コンピュータが切り開く未来を考えます。
こんなふうに使えます
- 学校の授業：先生が導入（10分）→ 各自がブラウザで実験（30分）→ ワークシートでまとめ
- 自宅学習：動画や本と並行して、手を動かしながら概念をつかむ
- プレゼン／イベント：プロジェクターで操作しながら解説
ワークシート（印刷用）はこちら ／ 自分のPCで Qiskit を試す
よくある質問（FAQ）
Q. インストールは必要ですか？ A. いいえ。このサイトのデモはすべてブラウザ上（WebAssembly）で動きます。専用ソフト不要です。
Q. 数学がわからなくても大丈夫？ A. 大丈夫です。数式は「参考」程度で、コインの例えと図が主役です。中学生向けに設計しています。
Q. サイト内デモと Qiskit はどう違うの？ A. サイト内デモは「numpy シミュレータ」、自分のPCで試すページは本物の Qiskit です。結果は原理的に同じなので、比べてみると理解が深まります。
Q. 商用・授業利用はできますか？ A. このキットは CC BY 4.0 で公開しています。出典を明記すれば自由にお使いいただけます。
Quarto × marimo で作られたオープン教材です。ソースコードは GitHub で公開しています。