| 研究課題/領域番号 |
21K12174
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分62030:学習支援システム関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
笹倉 万里子 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (30284087)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 量子プログラム / 教育支援 / シミュレータ / 視覚化 / ヒューマンコンピュータインタラクション / 情報視覚化 / 量子プログラミング / 量子コンピュータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子コンピュータは従来より早いコンピュータとして期待され，現在開発が進められている．量子コンピュータの動作原理は従来のコンピュータとは全く違い，量子コンピュータ用のプログラムを作成するためには量子力学に関連した知識が必要となる．本研究では，一般的に理解が難しいと言われる量子力学の知識のうち，量子コンピュータのプログラムを作成するために必要となる知識をわかりやすく学習するためのコンピュータシステムを作成することを試みる．
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| 研究実績の概要 |
本年度は量子ビットおよび量子ゲートに関する支援システムの拡張を行った．2021年度のシステムではドイチェ・ジョザのアルゴリズムを例題としていたが，2022年度はそれをグローバーのアルゴリズムを例題とするように拡張した．具体的にはグローバーのアルゴリズムで必要な量子ゲートを追加したこととグローバーのアルゴリズム用の教育支援コンテンツを開発したことである．グローバーのアルゴリズム用の教育支援コンテンツは，システムに実装された量子回路シミュレータを用いることを促すように作成した．量子回路シミュレータを併用して学習することでインタラクティブな学びが期待できる．
開発したシステムと教育支援コンテンツを用いて被験者実験を行った．実験は，紙媒体の解説書との比較実験である．この実験で明らかになったことは，教育支援コンテンツで丁寧に解説しかつ量子回路シミュレータを使用して学習した場合は紙媒体のみでの学習よりも学習効果が高まることが期待できること，理解に時間を要する事項に関しては教育支援コンテンツで紙媒体と同程度しか解説しない内容の場合は，紙媒体のみの方が学習効果が高くなる場合があることである．後者に関しては，被験者実験において紙媒体のみで学習した被験者の方が学習後の確認テストの結果がよかった．この要因は，一読してよくわからないような内容の場合，紙媒体しか資料がない場合はその資料を何度も読み返すが，量子回路シミュレータがある場合，シミュレータを操作することで「わかったような気になり」理解を深められなかったのではないかと推測される．ただし，被験者数が少なく，たまたま紙媒体のみの被験者の方が理解力に優れていたという可能性も否定できない．さらなる実験が必要である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
システムの拡張および教育支援に関する知見は得られているが，視覚化手法に関する研究が進んでいない．
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは，既存の量子アルゴリズムの解説に使われている図を網羅・体系化し，それらをシステム内に組み込むことを検討する．
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