量子コンピューターの動かし方（プログラムの作り方） ーIBM Qiskitを使って

3月２３日に
IBMのQiskit,python
量子コンピューターで学ぶ量子プログラミング入門
https://lab-kadokawa77.peatix.com/
行って、学んだことの一部を披露します。

■量子コンピュータのプログラムをつくるために必要な環境

　量子コンピューターはIBM Qを使う場合、Qiskit（くいずきっと/きすきっと）
というのを使うみたい。これはpythonからアクセスできる。

したがって、あなこんだ入れて、そこからQiskitをpipしたりして、とってくるかんじ。
ただ、動かすのにAPIキーがいる。このAPIキーを取得するためにIBMに登録する

登録サイト
Join the IBM Q Experience Community
https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/community
（登録も利用もCommunity版は無料。sign inから入って、初めて登録（sign up)する。
　My Account→Advanced→RegenerateでAPI生成）

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■量子プログラム

基本的には、量子プログラムは、以下のゲートの組み合わせで作る。
　　　　X
　　　　Y
　　　　Z
　　　　H（あだまーる）
　　　　CNOT
　　　　S
　　　　T

プログラムの流れとしては、

・計算の準備
qiskitのインポート（IBMQから）
APIキーを入れる
　各種インポート

・回路図を作成する
　・1(,2,3・・・必要なだけの)qubitの量子レジスターを生成する
　・レジスターに作用する量子回路を生成する
　・生成したqubitの[0][1]に上記ゲート（Hとか）をつけていく
　　　→cnotは ex.cx(q[0],q[1])みたいなかんじで２つ指定
　・draw(output='mpl')で回路図表示

・観測する場合は、以下のかんじ
　 1bitの古典レジスターを生成する
　　計測を含む量子回路を生成する
　　　　（QuantumCircuit()、最適化されないためのbarrier()）
　計測結果を古典ビットにうつす
　　meas.measure(q,c)
　Qiskit の回路オブジェクトは、'+' 演算子で回路の合成ができるので
　上記回路と観測部分を＋する

　描画

・シミュレーターで動かす
　　IBM　Aerのqasm_simulatorを利用する（BasicAer.get_backend）
　　作った回路を qsam_simulator上で走らせる（execute(qc, backend_sim, shots=繰り返し回数)）
　　jobから結果を取り出し（result_sim = job_sim.result)、
　　結果を取得して（get_counts)、print
　　ヒストグラムでも書き出せる
　　　　from qiskit.tools.visualization import plot_histogram
　　　　plot_histogram(counts)

・実機で動かす：うまくいきそうだったら、実機で確認
　　IBM Qアカウントを読み込み
　　IBM Qデバイスの確認（configuration）、一番使っていないのをたしかめる（least_busy）
　　ジョブ送信（execute）
　　　　→statusで状態確認できる。job_monitorすると同期になる（終わりまで待つ）
　　resultで結果取得

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今度気が向いたら環境設定やプログラミングについて書くつもり（どこかのエントリーで）