【AIで量子アプリ】第1回ボタンを押すと表か裏が出るだけのアプリを作る

この連載でやること――アプリのコードは生成AIに書かせます。そして作ったものを、シミュレータではなく本物の量子コンピュータで動かします。

シミュレータというのは、量子コンピュータの振る舞いを普通のパソコンで計算して真似したものです。理想的な答えが返ってきます。いっぽう本物の機械は、まだ誤りが多く、答えがずれます。そのずれた数字を、そのまま載せます。難しい数式は使いません。

第1回は、ボタンを押すと「表」か「裏」が出るだけのアプリです。

それだけ？と思われるかもしれません。ですがこの1本で、量子コンピュータのいちばん基本的な性質と、それを普通のWebアプリから使う道すじが、両方とも通ります。

作るもの

画面に大きく「表」か「裏」が出て、ボタンを押すたびに変わります。中身では、そのつど本物の量子回路を1回動かしています。

第1回で作った「量子コイン」。ボタンを押すたびに量子回路を1回動かして、出た目を表示します

必要なもの

Pythonと、2つのライブラリだけです。

pip install blueqat flask

blueqat は量子回路を書いて動かすためのライブラリ、Flask はWebアプリを作るためのライブラリです。どちらもこの1行で入ります。

動かないときは、blueqat の版を確かめてください。（2026年9月3日追記）

新しい scipy と組み合わせると、blueqat 2.0.4 で AttributeError: type object 'csr_matrix' has no attribute '_mul_vector' が出ることがあります。blueqat そのものではなく、内部で使う計算ライブラリが scipy の変更に追いついていないためです。

まず自分の版を見てください。

python3 -c "import blueqat; print(blueqat.__version__)"

2.0.4 だった場合は、計算方法を指定すると動きます。この記事のコードでいうと run(shots=1) を run(shots=1, backend="numpy") に変えてください。

2.1.3 以降だった場合は、何も変えないでください。この版に numpy という指定は無く、書くとかえって動かなくなります。既定のまま動きます。

バックエンド

まず、量子回路を動かして結果を返す部分です。ここが心臓部ですが、実質3行しかありません。

from flask import Flask, jsonify, send_from_directory
from blueqat import Circuit

app = Flask(__name__)


@app.route("/api/toss")
def toss():
    result = Circuit().h[0].m[0].run(shots=1)
    bit = list(result.keys())[0]
    return jsonify({"face": "表" if bit == "0" else "裏"})


@app.route("/")
def index():
    return send_from_directory(".", "index.html")


if __name__ == "__main__":
    app.run(port=5099)

Circuit().h[0].m[0].run(shots=1) の一行だけ、少し説明します。

Circuit() は空の量子回路です。.h[0] は0番目の量子ビットにHゲートを掛けます。Hゲートは、0か1かが決まっていない状態を作るものです。「まだどちらでもない」状態にする、と考えてください。これを重ね合わせと呼びます。

.m[0] は測定です。重ね合わせの状態は、測るとどちらかに決まります。shots=1 は1回だけ測る、という指定です。返ってくるのは {'0': 1} か {'1': 1} のどちらかで、これがコインの表と裏になります。

フロントエンド

画面のほうです。ボタンを押したらさきほどのAPIを呼んで、返ってきた文字を大きく出すだけです。

<div class="card">
  <h1>量子コイン</h1>
  <p class="lead">本物の量子回路で 1 枚だけ投げます</p>
  <div id="face">—</div>
  <button onclick="toss()">投げる</button>
  <div id="log"></div>
</div>
<script>
let 表 = 0, 裏 = 0;
async function toss() {
  const r = await fetch('/api/toss').then(x => x.json());
  document.getElementById('face').textContent = r.face;
  r.face === '表' ? 表++ : 裏++;
  document.getElementById('log').textContent = `表 ${表} 回 / 裏 ${裏} 回`;
}
</script>

fetch('/api/toss') でバックエンドを呼び、返ってきた face を画面に書き込んでいます。特別なことは何もしていません。量子コンピュータを使っていても、フロントエンドから見れば普通のAPIです。

動かす

2つのファイルを同じフォルダに置いて、python app.py を実行します。ブラウザで http://127.0.0.1:5099/ を開くと、上の画面が出ます。

実際にボタンを7回押したところ、表が3回、裏が4回でした。上の写真がそのときの画面です。

普通の乱数と何が違うのか

random.choice(["表", "裏"]) と書けば同じことができます。そのとおりです。

違うのは、出方の理由です。普通のプログラムの乱数は、決められた計算手順で「乱数っぽい数」を作っています。手順と出発点が分かれば、次に何が出るか計算できます。

いっぽうHゲートで作った重ね合わせは、測るまでどちらか決まっていません。同じ回路を同じ条件で動かしても、次に何が出るかは原理的に計算できません。ここが違います。

ただし今回動かしたのはシミュレータです。手元のパソコンが量子の振る舞いを計算で真似しているので、この回に限れば出どころは普通の乱数と同じです。

実機でも投げてみました

そこで、同じコードを本物の量子コンピュータにも投げました。東京にある OQC Toshiko Tokyo-1 という32量子ビットの機械です。1,000回ぶん実行しました。コードは1行も変えていません。

出た目	回数
0（表）	486	48.6%
1（裏）	514	51.4%

理想は500回ずつです。実際は14回ぶん、1.4ポイントずれました。

ほぼ半々ですが、ぴったりではありません。実機には必ずこういうずれがあります。手元のシミュレータでは、ここまできれいに半々にはならなくても、原理的なずれは入りません。

なお、実機はいつでも動くわけではありません。決まった稼働枠でしか動かず、順番待ちもあります。今回は投げてから結果を確認できるまでに時間が空きました。0.02秒で返るシミュレータとは、そこも違います。

この1.4%は小さいのか

小さく見えます。実際、この回路はHゲート1つと測定1回しかありません。操作が少なければ、ずれも小さい。

次回は量子ビットを2個にして、ゲートを1つ増やします。そのとき、このずれがどうなるか見てください。同じ機械で、はるかに大きくずれます。

次回

離れた2枚のコインが必ず同じ面になるアプリを作ります。量子コンピュータでいちばん有名な性質を、画面で見えるようにします。

そして同じように実機にも投げます。今回の1.4%と比べてみてください。