openqasm・とは？初心者がつかむ量子プログラミングの第一歩共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

openqasm・とは？初心者がつかむ量子プログラミングの第一歩

OpenQASMは、量子回路を文字で表現するための言語の一つです。量子コンピュータを実際に動かす前に、どんな量子ビットを使い、どんな演算を順番に行うのかを文章のように記述します。OpenQASMは標準の仕様として広く使われており、多くの量子ソフトウェアの土台になります。この言語を使うと、回路の設計を他の人と共有しやすくなりますし、シミュレーターや実際の量子ハードウェア上で実行するための指示を丁寧に伝えることができます。

まずは基本の考え方から見ていきましょう。量子コンピュータでは情報の基本単位としてqubit（量子ビット）を使います。複数のqubitをまとめて扱うために、qregと呼ばれる量子レジスタを宣言します。演算を行うときは、ゲートと呼ばれる操作をqubitに適用します。演算の結果は測定して古典的な情報としてclassicへ格納します。これらの要素を組み合わせて、量子回路を作るのがOpenQASMの基本です。

以下の簡単な例は、2つのqubitに対してキュービット間の基本的な回路を作るものです。実際のコードとしてはOpenQASM 2.0の構文に近い形になります。

OPENQASM 2.0;

include "qelib1.inc";

qreg q[2];

creg c[2];

h q[0];

cx q[0],q[1];

measure q[0] -> c[0];

measure q[1] -> c[1];

このコードは、2つの量子ビットにハダマードゲートを適用してから、最初のビットと2番目のビットの状態を制御ノットで結ぶCNOTゲートを適用し、最後に測定するという流れを表しています。

OpenQASMの魅力は、複雑な量子アルゴリズムを、段階的に分解して表現できる点です。例えば、量子フーリエ変換やショアのアルゴリズムのような高度な回路も、 OpenQASMで部品ごとに組み立てていくことができます。

この言語は、実際のハードウェアだけでなく、オンラインのシミュレーターでも動作を確認できる点がうれしいポイントです。自分の作った回路が正しく動くかを確認するには、まずは小さな回路から試して、少しずつ規模を大きくしていくのがコツです。

なお、現代の量子ソフトウェアの世界では、OpenQASMを直接書くよりも、Qiskitのような高レベルのツールが内部的にOpenQASMへ変換して実行します。つまりOpenQASMは“量子回路を表す共通の言語”として役立つ一方で、実務ではそれを補助するライブラリやフレームワークを使うことが多いのです。

ここまでをまとめると、OpenQASMは次のような特徴を持ちます。
・量子回路を記述する標準的な言語
・qubit・qreg・gate・measureなどの基本要素を使って回路を組む
・実機やシミュレーターへ渡すための中継役として働く

これから学ぶ人には、まず小さな回路をOpenQASMで書いてみることをおすすめします。公式ドキュメントの読み方や、Qiskitなどのツールでの実行方法を併せて学ぶと、実務的な理解が深まります。

OpenQASMの要点を整理する表

<th>用語

説明
OpenQASM	量子回路を記述する標準的な言語。2.0系が主流。
qubit	量子情報の基本単位。superposition（重ね合わせ）が可能。
qreg	複数のqubitをまとめた宣言。回路内で使用する集合。
gate	量子ビットに適用する操作。H、X、CNOTなどが代表例。
measure	量子状態を測定して古典情報に変換する操作。

つまり、OpenQASMは量子回路を文字で描く“設計図”のような役割をします。これを理解することが、量子プログラミングの第一歩です。

openqasmの同意語

OpenQASM: Open Quantum Assembly Languageの略称。IBMが提案した、量子ビットの操作を命令として記述するオープンな量子アセンブリ言語の名称。
Open Quantum Assembly Language: OpenQASMの正式英語名。量子アセンブリ言語そのものを指す表現。
QASM: Quantum Assembly Languageの略称。量子アセンブリ言語の総称として使われることがある表現。
Quantum Assembly Language: 量子アセンブリ言語の総称。OpenQASMを含む、量子ビット操作を命令列で表す言語の一般的名称。
量子アセンブリ言語: 量子情報処理で使われる、命令列で量子ゲートを操作する言語の総称。OpenQASMの実装を指す場合もある。
オープン量子アセンブリ言語: OpenQASMを直訳した日本語表現の候補。
OpenQASM 2.0: OpenQASMのバージョン2.0。以前の公式仕様として広く使われた版。
OpenQASM 3.0: OpenQASMのバージョン3.0。新機能を備えた後続仕様。
QASM (Quantum Assembly Language): QASMはQuantum Assembly Languageの略称。OpenQASMと関連する概念を指す表現。

openqasmの対義語・反対語

閉鎖型QASM: OpenQASMの反対語として、ソースコードが公開されておらず、改変や再配布が難しい閉鎖的なQASMのことです。学習や実装の自由度が低いのが特徴です。
クローズドソースQASM: ソースコードが公開されていないQASM。利用にはライセンス契約が必要で、改良や自由な再配布が制限されがちです。
プロプライエタリQASM: 独自仕様として提供されるQASM。公開標準に準拠していないため、自由な利用や協働が制限されます。
非公開QASM: 公開されていないQASM。研究者や初心者が参照・学習する機会が限られます。
専有QASM: 特定の組織が ownership を持ち、管理するQASM。外部への提供が契約条件に左右され、利用権が限定されます。
秘匿QASM: 情報を秘密にして公開されないQASM。アクセス制限が強く、オープンな検証は難しいです。
商用版QASM: 商用向けに提供されるQASM。オープンソースではなく、ライセンス料や制限付きでの利用が一般的です。

openqasmの共起語

OpenQASM: 量子回路を記述するオープンソースの量子アセンブリ言語。IBMのQiskitエコシステムで中心的に用いられる基盤言語。
QASM: Quantum Assembly Languageの略。OpenQASMの起源となる低レベルの量子アセンブリ言語の総称。
Qiskit: IBMが提供する量子プログラミングフレームワーク。OpenQASMを扱う前処理・バックエンド連携の核となる。
IBM Quantum: IBMの量子計算プラットフォーム。OpenQASMはこのエコシステムの回路記述言語として使われる。
gate: 量子ゲート。ゲートは量子ビットに対して基本的な操作を施す最小単位。
qubit: 量子ビット。情報の基本単位で、OpenQASMで操作対象となる。
qubits: 複数の量子ビット。
measurement: 測定。量子状態を古典情報へ写す操作。
classical register: 古典レジスタ。測定結果を格納するためのデータ領域。
classical bits: 古典ビット。測定結果などの古典情報の単位。
CNOT: 制御NOTゲート。2つの量子ビットを用いる基本的な量子ゲート。
Hadamard: Hadamardゲート。状態を基底の重ね合わせに変える基本ゲート。
rx: X軸周りの回転ゲート。パラメータ付きで回転角を指定できる。
ry: Y軸周りの回転ゲート。
rz: Z軸周りの回転ゲート。
U: 汎用1量子ビットゲート。任意のユニタリ操作を表現できる基本形。
OpenQASM 3: OpenQASMの第三世代仕様。より高度な機能と構文を提供。
OpenQASM 2.x: OpenQASMの第二世代仕様。広く使われてきた現行の前提となる規格。
transpiler: 量子回路をハードウェアの制約に合わせて変換するツール。OpenQASMを元に最適化・適合を行う。
hardware backend: 実機バックエンド。OpenQASMで書いた回路を実機で実行する対象。
quantum circuit: 量子回路。ゲートの並びで量子演算を表現する構造。
assembly language: アセンブリ言語。低レベルな命令列で機械を動かす記述方式。OpenQASMは量子版アセンブリ言語と呼ばれることがある。
universal gate set: 万能ゲート集合。任意の量子演算を組み合わせて実現する基本ゲートのセット。

openqasmの関連用語

OpenQASM: 量子回路をテキストで表現するための量子アセンブリ言語。IBMのQiskitなどで利用される標準フォーマットです。
OpenQASM 2.0: OpenQASM の古い仕様で、ヘッダに「OPENQASM 2.0;」を記述し、qreg・creg・gate・measure などの基本要素を用います。
OpenQASM 3: 新しい仕様で、より表現力が高く、Barrierや条件分岐、サブ回路などの機能をサポートします。
qreg: 量子レジスタ。複数の量子ビットをまとめて定義する容器。例: qreg q[5];
creg: 古典レジスタ。測定結果を格納するためのビット集合。例: creg c[3];
qubit: 量子ビット。量子情報の基本単位で、0・1だけでなく重ね合わせを取り得ます。
gate: ゲート。1つまたは複数の量子ビットに適用する基本的な量子演算を定義します。
h: Hadamardゲート。1つのビットを|0>と|1>の重ね合わせに持っていく基本ゲート。
x: Pauli-Xゲート。量子ビットの状態を反転させる演算（|0> ↔ |1>）。
cx: CNOTゲート。2量子ビットの制御付きXゲートで、もつれの生成に使われます。
ccx: Toffoliゲート。3量子ビットの制御付きXゲートで、古典回路の論理を量子化する際に用いられます。
rx: X軸回りの回転ゲート。角度パラメータを持つ1量子ビットゲート。
ry: Y軸回りの回転ゲート。角度パラメータを持つ1量子ビットゲート。
rz: Z軸回りの回転ゲート。角度パラメータを持つ1量子ビットゲート。
measure: 測定。量子ビットの状態を古典ビットへ写像して確定させます。
reset: リセット。量子ビットを基底状態|0>へ戻します。
barrier: バリア。回路上の境界を作り、最適化や実行順序を制御します。
defgate: 自作ゲートを定義する構文。独自のゲートを作って再利用できます。
transpile: トランスパイル。回路をターゲットバックエンドの基底ゲートへ変換・最適化する作業。
basis_gates: 基底ゲート。バックエンドが直接実行可能なゲート集合のこと。
circuit: 量子回路。ゲートを順番に適用して演算を表現する構造。
backend: 実際に実行する量子バックエンド（実機チップやシミュレータ）。
IBM Quantum: IBMが提供する量子計算プラットフォーム。バックエンドやツールを統合します。
superposition: 重ね合わせ。量子ビットが0と1の状態を同時に持つ状態。
entanglement: もつれ。複数の量子ビットが強く相関し、個別に決定できない状態になる現象。
coupling_map: 結合マップ。実機のビット間の直接結合関係を示す情報。
if: 条件付き演算。測定結果などの条件に基づいて演算を分岐させる構文（OpenQASM 3 などでサポート）。
include: 外部ファイルの読み込み指示。別ファイルのコードを現在のファイルに取り込みます。
tomography: トモグラフィー。量子状態の完全な再現を目指す測定・解析手法。