第1章　量子コンピュータとは？

• 量子コンピュータは未来のひみつ道具？
• 今，量子コンピュータが熱い
• 誤解ばかりの量子コンピュータ
• 誤解1：量子コンピュータはあらゆる計算が速くなる？
• 誤解2：量子コンピュータは並列計算するから速くなる？
• 誤解3：量子コンピュータは数年後には実用化される？
• コンピュータの仕組みと歴史
• 現代のコンピュータの誕生と進歩
• 量子コンピュータの必要性
• 量子コンピュータの誕生
• 量子コンピュータで世の中はどう変わる？
• コラム：量子コンピュータには，ゲート型とアニーリング型の2種類ある？

第2章　量子力学の最も美しい実験から探る量子コンピュータの正体

• 量子コンピュータと量子力学
• 量子力学はどれくらいミクロな世界か？
• 「2重スリットの実験」～水面を進む波の場合～
• 「2重スリットの実験」～電子1個の場合～
• 電子は2つの隙間を同時に通っている？
• 重ね合わせは壁に当たった瞬間に壊れる
• 重ね合わせ「具合」にも色々ある
• 2重スリットの実験から理解する量子コンピュータの計算の仕組み
• なぜ日常的な世界とミクロの世界は違うのか？

第3章　量子コンピュータの計算の仕組み

• 現代のコンピュータと量子コンピュータ
• 現代のコンピュータの情報処理の仕組み
• ビットの基本的な変換＝論理演算
• 論理演算を組合せればどのような計算もできる
• ビットと論理演算の「量子バージョン」とは？
• 量子ビットは「重ね合わせ具合」で情報を表す
• 量子ビットから取り出せる情報には制約がある
• 1個の量子ビットの重ね合わせ具合を変える量子論理演算
• 2個の量子ビットを連携させる量子論理演算
• 量子コンピュータは波を操って答えを導く計算装置
• 並列計算だけでは計算は速くならない
• コラム1：通常のコンピュータと量子コンピュータの足し算回路
• コラム2：量子コンピュータは逆向きにさかのぼれるコンピュータ

第4章　量子コンピュータはなぜ計算が速いか？

• 量子コンピュータの速さに関する誤解
• 現代のコンピュータが苦手な問題
• 量子コンピュータが現代のコンピュータより「速い」とは？
• どのような問題で量子コンピュータの計算が速くなるのか？
• 高速化メカニズムの具体例1：グローバーの解法
• グローバーの解法の具体的な計算手順
• 高速化メカニズムの具体例2：ミクロな化学の計算
• 化学計算の具体的な計算手順
• 量子コンピュータで高速化する計算は他にも色々ある
• コラム：量子超越性とは？

第5章　量子コンピュータの実現方法

• 量子コンピュータをどうやって作るか？
• 量子コンピュータを作るのはとにかく難しい
• コンピュータにはエラー訂正が必須
• 量子コンピュータ開発の今
• 量子コンピュータのメジャーな方式の比較
• 量子コンピュータ方式1：超伝導回路方式
• 量子コンピュータ方式2：イオン方式
• 量子コンピュータ方式3：半導体方式
• 量子コンピュータ方式4：光方式
• 量子コンピュータのこれから
• コラム：実際に量子コンピュータを使ってみる

第6章　光量子コンピュータ開発現場の最前線

• 量子コンピュータ開発の真実とは？
• 私が光量子コンピュータの研究を始めたきっかけ
• 光量子コンピュータの実現を可能にする新方式の量子テレポーテーション
• ループ型光量子コンピュータ方式で大規模化を狙う
• 実際の研究開発の現場
• テーブルの上に作りこまれた光回路
• 光回路を安定に制御する
• 研究開発を行う心構え
• 現状の光量子コンピュータはまだまだである
• 量子コンピュータのこれから
• コラム：光の量子が活躍する未来