量子コンピューターや数学、バイオなど研究職として書いた記事まとめ

このWebメディア「リープリーパー」は2023年4月からスタートし、たくさんの記事が公開されていますが、私は19本の記事を書きました。量子コンピューターや数学など専門的な記事が多いので、テーマに馴染みがない人にはちょっと難しく、読んだことのない人もいるかもしれません。

年度末の整理を兼ねた今回の記事では、そんな私が書いた記事について、テーマごとに分類してひと言解説やアップデートを加えながら紹介していきます。詳しくない人が読んでも雰囲気だけでも掴んでもらえるように、具体例を挙げながら書いてきたので、一部だけでもぜひ読んでもらえたら嬉しいです。

バイオ分野の博士学生という立場から

私は修士課程まで純粋数学（専門は代数学）を専攻していましたが、現在はバイオ分野の博士学生をしています。研究内容は、バイオの問題を量子コンピューティングで解決するというものです。リープリーパーでは、そんな私自身のバックグラウンドを踏まえて、研究内容に関連する量子コンピューターや数学の記事を中心に書いています。

量子コンピューター

私がこの一年で一番多く書いたのが、量子コンピューターに関する記事で、計7本でした。量子コンピューターは、量子技術を応用した次世代コンピューターとしてAIやブロックチェーン、DNAのゲノム解析など、各界から注目されています。リープリーパーでは、基礎的な知識に関する内容から、量子コンピュータ実機開発の最前線の紹介まで幅広く書きました。

量子コンピューター基礎知識

何回だって挑戦！量子コンピューターの基本のキから学んでいこう 量子コンピューターとは何なのか？日頃、見聞きする機会が増えてきたとはいえ、端的に説明するのは難しいもの。量子ビットや量子もつれ、重ね合わせなどの専門用語や概念を理解するには、時間と接触回数が大事です。基礎から何度でも学習しましょう。

この記事は、量子コンピューターの基礎について知りたい人に、一番おすすめしたい記事です。量子コンピューターの基本的な内容である「量子ビット」「重ね合わせ」「量子もつれ」そして計算方式などについて、改めて解説しました。

試行錯誤の真っ只中！量子コンピューターの実現方式の違い 量子コンピューターの方式は、超伝導やトラップイオン、光、半導体、量子アニーリングなど、さまざまです。どの方法にも利点と課題があり、最善の方法を模索する状況が続いています。研究中の手法について、概要を解説します。

量子コンピューターが期待されているとはいえ、まだ発展途上の技術であると知っている人は多いでしょう。ただ、実現方式がいろいろあることを知っている人は少ないかもしれません。この記事では、それぞれの実現方式について仕組みの概要と開発状況について紹介しています。それらを知ることで、量子コンピューター開発への興味が増すこと間違いなしです。

脅威？安全？量子コンピューターで暗号が一瞬で解けるのか？ 高速計算が可能な量子コンピューターを使えば、現在主流のRSA暗号も一瞬で破られてしまうのでしょうか？画期的な計算方法「ショアのアルゴリズム」の影響や、次世代の量子暗号の可能性は？暗号技術の面から量子コンピューターについて考えてみました。

量子コンピューターについて聞いたことがあるという人の中には、この暗号解読の話題を見聞きした人もいるかもしれません。なぜ量子コンピューターで暗号解読ができるのか、いつ頃実現しそうなのかについて解説しています。

量子コンピューターの時代って結局いつ来るの？進化の過程とは 結局、量子コンピューターの実用化はいつ？なかなか難しい質問ですが、実はそれほど遠い未来でもないかも。大事なのは、過度な期待も落胆も必要ないということ。NISQとFTQC、EarlyFTQCというキーワードと、研究を進めるIBMのロードマップで見てみましょう。

タイトルの通り、量子コンピューターの時代がいつ来るか予想を書いた記事です。「NISQ」「FTQC」そして「Early-FTQC」という量子コンピューターの利用を考えているなら、必ず知っておかないといけない用語について解説しています。

量子コンピューター実機開発最前線

量子コンピューターの実機開発最前線に関する記事を3本書きました。1本目は中性原子（冷却原子）方式、2本目は超電導方式と中性原子方式、3本目は光方式の量子コンピューターのブレークスルーについて解説した記事です。2022年までは超電導方式がトップを走っていましたが、中性原子方式も同等かそれ以上の成果を出し、光方式の報告も非常に画期的です。毎年11月〜12月は大きな発表が出やすいので、今年の年末も楽しみにしていてください。

1,000量子ビット超の量子コンピューター実現でIBMのライバル出現！ Atom computing社が、2023年にIBMが発表する数を上回る量子ビットの量子コンピューターを発表しました。IBMの超電導方式とは異なる中性原子方式ですが、拡張性や低エラー率、量子状態を保てる時間の長さなどでアドバンテージがあります。

1,000量子ビット超えと48論理量子ビット実現！二つの画期的な進展 IBMはついに1,000量子ビットを超え、ハーバード大学らは48論理量子ビットを実現しました。量子コンピューティング分野の二つのビッグニュースは、新年に向けて、さらなる希望と画期的な進展を知らせてくれました。

光量子コンピューターでブレイクスルー！量子の話題がアツい！ 日本の研究チームから発表された、光量子コンピューターに関するニュースが研究者の間で話題です。プレスリリースを読み解きながら、どのような点が目覚ましい進展と期待されるのかチェックしてみましょう。

数学系

世の中で使われている数学に関する記事も6本書きました。数学という単語だけで毛嫌いされがちですが、AIをはじめ、世の中の至るところで使われていますし、非常に重要で面白い世界が広がっています。

グラフ理論、最適化問題

グラフ理論や最適化問題という言葉に馴染みがないかもしませんが、ビジネス課題の解決にも使われる重要な概念です。グラフ理論はグラフ（ネットワーク）という物事の関係性を表す数学の概念で、ソーシャルネットワークという「つながり」の時代を生きる皆さんには知っておいて損はない内容です。

組織図やSNS、マッチング関係も！数学的に可視化するグラフ構造 グラフ理論で描くグラフ構造は、関係や強弱を示したり、経路の判定・最適化などに使われる数学的概念です。組織図やソーシャルメディアのつながり、マッチングアプリのスコア評価など、実は身近なところで使われている様子を見てみましょう。

天気予報やAIも！データ分析に欠かせない数理モデルとは？ 世の中の複雑な現象やシステムを表現する数式が「数理モデル」。データから予測や解析するのに不可欠です。身近な天気予報や通販の配送ルートの最適化、感染症の拡大予測、AIのニューラルネットワークなどに使われ、重要性がさらに増しています。

ビジネスの意思決定を強力に支援する「数理最適化」とは何か？ 予算や人数、数量など、ビジネスで必要なリソースの最適化に広く使われているのが「数理最適化」です。目的に応じて条件を設定し、最適解を探すのに使われ、アルゴリズムの開発やプログラムの改善、計算機の性能向上と密接に結びついています。

微分積分、線形代数

現代でテクノロジーや科学を深く理解しようと思ったら、微分積分と線形代数の2つの理解は欠かせません。AIも、その2つなしには生まれませんでした。記事では、身近な例と共に解説しているのでこの機会にぜひ読んでみてください。

現代社会は線形代数が支えている！行列とベクトルが重要である背景 線形代数は、微分積分と同様に現代のテクノロジーを支える基礎的かつ重要な要素の一つです。物理や通信、建築などいろいろな産業で幅広く使われ、ビッグデータやAI、量子コンピューターなどでも不可欠です。その背景を見てみましょう。

売上最適化やリスク評価も！変化を数式で捉える微分積分学の実用性 高校や大学の数学で習った微分積分は、関数の変化や関数で定義される面積を数学的に捉え、理解する重要な学問です。これは、売上の最適化ポイントや効率的なエネルギー消費、製造現場でのリスク評価など、ビジネスでのさまざまな用途に使われています。

体験記、ナレッジ系

私の特殊な経歴とそれによって得られた経験も、記事として書いてみました。難しい概念や専門知識は出てこないので、大学や大学院からのキャリアパスや、社会人学生としての研究職という仕事に興味がある人だけでなく、一般の皆さんにも、気軽な気持ちで読んでもらえたらと思います。

数学修士からバイオ分野の社会人博士にフィールドチェンジした感想 数学の修士課程を卒業し、バイオを研究する九州大学大学院の博士課程に進学した経験について。バイオは数理科学とも相性がよく、ハード・ソフト両面の進化も高速で幅広い知識とスキルが必要です。STEM系学生にはオススメ！

完璧主義より完成主義！「雑の極意」を学んでとにかくやってみよう！ 完璧主義や見た目重視、不安を言い訳に、仕事が終わらない人は、「雑の極意」を身につけましょう！完成度が低くても、とにかくやって終わらせて、改善を繰り返していくのは、まさにアジャイルなスタンスです！

重要なのは才能よりスキル！―書籍『アイデアのつくり方』に学ぶ 書籍『アイデアのつくり方』は、アイデア発想の2つの原理と具体的な5つのステップが紹介された本です。情報収集と分析、考え方、検証などのヒントが網羅されています。研究職として働く筆者の実例や応用を交えてご紹介します。

バイオ系

DNAから、皆さんの身体がどのように作られているのかを解説する記事も書きました。X (Twitter)でも、比喩が面白いとシェアいただきました。バイオテクノロジーは、量子コンピューター同様にITとは非常に関わりが深い分野です。バイオ系の記事はまだ1本しか書いていないので、2024年度はもっと書いていきたいです。

パン屋さんに例えて学ぼう！分子生物学のセントラルドグマとは？ 新型コロナウイルスのワクチン製造でも使われたのが、分子生物学の原則。私たちの生活に身近な存在です。中心定理である「セントラルドグマ」をテーマに、複製から転写、翻訳という一連の流れを、パン屋さんに例えてわかりやすく説明してみます。

ご意見・ご感想お待ちしています！

いかがだったでしょうか。この記事一覧を見て、一つでもリンクをタップしてもらえたら幸いです。2024年度も、研究開発の現場で経験したことをベースにいろいろな記事を書いていきます。量子コンピューターやバイオ系の話題で知りたいことがあれば、ぜひコメントやソーシャルメディアでのリクエストなどお待ちしています！

理人

博多在住の研究員兼博士課程学生

エンジニアになるつもりで入社しましたが気づいたら研究をしていました。数学が専門ですが、研究はバイオ系です。ときどき採用面接をしたりします。オタクなので月に１度は遠征に出かけます。
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