【QA4U2】Quantum Annealing for You, 2nd Party!【講義編第2回】
20プログラム初心者の方々もプログラムの初めから「量子アニーリング」で世界を変えよう！
2回目の講義編は量子アニーリングマシンでの埋め込み、Pythonで簡単なアプリの作り方。みんなでGoogle Colaboratoryを開いて受講しよう！
【受講者登録フォーム】
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScJumlaWYwMJ9cI5aJsNetS1PRrhVZ6VY6qsvfuefpPZja4ug/viewform
2021年のQuantum Annealing for You (QA4U)、2022年のQuantum Computing for You (QC4U)に引き続き開催しますQA4U2！
前回に引き続き、さまざまな年代・バックボーンを持った人々が交流し、新しい技術に挑戦する。最後には量子アニーリングマシンを利用したアプリを完成させることに挑戦する。今回はそこに至るまでみんなで勉強会も開きつづ量子アニーリング以外も学んで行きます。
【大学教員YouTuber大関真之先生に聞いてみたいこと】
大学生活・勉強・研究・仕事のことなんでも良いです。聞いてみたいことを投稿してください！
https://forms.gle/4fLpZHAcvwaRoL2x9
【QA4U2参加者Webページ】
https://altema.is.tohoku.ac.jp/QA4U2/
【QA4U参加者Webページ】
https://altema.is.tohoku.ac.jp/QA4U/
【QC4U参加者Webページ】
https://altema.is.tohoku.ac.jp/QC4U/
【講師Webページ】
https://altema.is.tohoku.ac.jp/mohzeki/
【講師twitter】
https://twitter.com/mohzeki222
【チャプター】
0:00:00 待機画面
0:08:00 OP
0:10:15 本編開始？
0:12:04 ギリシャ文字っていつ習った？
0:17:45 左利きの運命
0:20:52 このイベントの概要を改めて
0:25:10 再度OP
0:26:51 今度こそ本編開始
0:28:14 本イベントのWebページの紹介
∟0:31:21 (初回限定)マシンタイム1分間使い放題の方法
0:32:47 Google Colabratoryの準備
0:35:02 D-Waveマシンの準備
0:37:37 量子アニーリング（QA）はあるエネルギーを最小化するもの
∟0:39:15 物理現象は二次関数で大体記述される
∟0:42:53 QAで扱われるエネルギーの数式とその実態
∟0:46:30 （余談）物理はなぜ二次関数なのか？
0:49:07 Σ記号やベクトルはサボるためにある
0:52:34 行列のあれこれ
∟54:11 （余談）物理が得意になるコツは数式を擬人化するといい
∟1:00:39 （余談）3体以上の相互作用は2体相互作用に書き換えることができる
1:03:38 （前回の復習）D-Waveマシンを使ってみる
1:16:01 イジングモデルと磁石の関係
∟1:19:45 強磁性体（磁石）と反強磁性体の違い
∟1:27:21 QUBO形式とイジングモデルに変換方法
1:29:33 プログラム上でイジングモデルを記述するには
∟1:34:31 実際にD-Waveマシンに入力してみる
1:36:37 （余談）QUBOとイジングはそれぞれ一長一短ある
1:45:58 エネルギーの最小化（まずは1変数の問題）
∟1:48:30 （余談）一般向けでも深く切り込む理由
1:51:19 例：株でどうすれば儲かるかを考えてみる
∟1:56:18 （余談）問題をモデリングする方法は教育で教えられない
∟2:01:41 数式の組み立て方＆考え方
∟2:06:51 （余談）自分でモデリングするということは
∟2:10:46 何を最適化すべきかを見極めることが重要
∟2:16:48 どれか一つだけしか選べない制約条件を追加する
∟2:23:38 Σxi=1をどうやって式に組み込むか（罰金項）
∟2:29:50 罰金項をQUBO行列に落とし込む
∟2:37:06 Pythonの関数で罰金項のQUBO行列をかく！
∟2:42:13 （余談）数学ができる=プログラミングできる
∟2:44:16 罰金項のみのQUBO行列をD-Waveマシンに投げてみよう
∟2:47:29 株の問題に実際に罰金項を入れてみる
∟2:54:14 ペナルティを強くする
2:56:17 例：移動距離をできるだけ短くする
∟2:59:50 （余談）現実問題で定式化のために最も重要なこと
∟3:03:42 定式化の際は符号に注意！
∟3:12:44 QUBO行列を作って，いざD-Waveマシンへ
3:16:24 罰金項でちょっとした工夫
3:20:48 罰金係数を大きくし過ぎると生じる悪影響
∟3:24:15 1/2にすることで改善される！？
3:32:10 今までの問題は1次項までしか考えなかった
∟3:32:49 （余談）このイベントを10年やろうとしている理由
∟3:34:21 2次の項も考慮すると？
∟3:39:38 株の問題に当てはめてみる
∟3:45:29 （余談）量子アニーリングと今のコンピュータの性能の違い
∟3:48:55 （余談）「量子コンピュータが1億倍早い」の真実
∟3:53:26 相互作用ありの時の結果はどうなるか
3:55:56 例：スキルセットを充足させる
∟4:06:33 定式化① 各スキル不足しないようにする
∟4:10:43 定式化②優先順位を考慮
∟4:12:13 罰金項の数式展開
∟4:14:24 定式化①をプログラム上で定義する
∟4:17:35 スキルのデータを作る
∟4:20:28 QUBO行列を作って，D-Waveマシンへ
∟4:26:55 優先順位の考え方
∟4:31:59 （余談）分からなくても仮説を立ててコスト関数を作ってみることが重要
4:39:54 CQMの紹介
∟4:44:33 変数の宣言
∟4:48:36 目的関数をセットする
∟4:50:20 制約条件の追加
∟4:52:18 D-Waveマシンが解ける形に自動的に変換
∟4:56:33 量子アニーリング実行！
∟4:58:58 不等式制約も自動追加で楽チン
5:03:09 Leapハイブリッドソルバーの紹介
5:08:02 D-Waveのnealサンプラーの紹介
5:09:53 数理最適化ソルバーPICOSの紹介
∟5:16:08 （余談）組合せ最適化問題が難しいことに変わりはない
∟5:20:08 実行結果を見てみる
∟5:23:29 （余談）量子アニーリング（QA）の応用研究はもうできる
∟5:26:37 （余談）QAの進化も近年目まぐるしい
∟5:31:32 （余談）既存のソルバーと比較することが大切
5:34:37 エンディングトーク
∟5:38:30 次回以降行う予定のテーマ
∟5:42:40 量子アプリの入り口について
5:46:16 ED
5:48:01 講義編終了＆二次会待機画面
6:06:22 二次会
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