NVIDIAの研究者は、ユーリッヒ スーパーコンピューティング センターに構築された欧州初のエクサスケール スーパーコンピューター「JUPITER」を使用し、誤り耐性量子コンピューティングのシミュレーションを実施した。104 量子ビットを扱った今回のシミュレーションは、誤り耐性量子コンピューティング システムの包括的なシミュレーションとして過去最大規模となる。これにより、従来の手法と比べて物理量子ビット数を 90% 削減できる手法の検証を行い、創薬や金融モデリング、材料科学における実用化への進展を目指す。

物理量子ビット数を90%削減する手法を検証

量子ビットの制御時に生じるノイズが存在する環境で計算を行う誤り耐性量子コンピューティングでは、計算過程で継続的に消費される「魔法状態」と呼ばれる特定の状態が必要とされる。魔法状態を繰り返し生成するプロセスの最適化は、実用的な量子コンピューターを構築する上での難しさを大幅に軽減することにつながる。

今回の研究では、従来の手法よりも必要な量子ビット数を 90% 削減する手法である魔法状態栽培(magic state cultivation)について、現実的なハードウェア ノイズの下で検証が行われた。ユーリッヒでの先行研究ではノイズのない条件下で 50 量子ビットのシミュレーションが実施されていたが、今回の取り組みにより、研究者が誤りの影響を理解するためのデータとツールが提供されたとしている。

シミュレーションが実行されたJUPITERは欧州最大のスーパーコンピューターであり、NVIDIA GH200 スーパーチップが搭載されている。本プロジェクトの開発段階では、NVIDIA Accelerated Quantum Research Center (NVAQC) の NVIDIA GB200 NVL72 システムがプラットフォームとして利用され、研究チームはテスト規模を 4 基から数百基の GPU へと拡張させた後、JUPITER 上の 8,192 基の GPU へと移行した。

シミュレーションソフトウェアには NVIDIA cuQuantum ソフトウェアが用いられ、回路の表現には NVIDIA CUDA-Q™ プラットフォームの誤り耐性論理レイヤーが採用された。開発プラットフォームの活用により、数週間を要していた作業が数日に短縮されたという。

量子ハードウェア構築前の設計評価を支援

実機を製作する前に設計を評価・改良できるようにすることで、ハードウェアにおける試行錯誤への依存を減らし、実用化までの期間を短縮することが期待されている。

NVIDIA の創業者/CEO であるジェンスン フアン (Jensen Huang) 氏は、量子プロセッサと GPU スーパーコンピューターの連携について、従来は手の届かなかった研究への取り組みを可能にし、量子アプリケーションの発見を加速させるものだと述べている。また、ユーリッヒ研究センター内にあるユーリッヒ スーパーコンピューティング センターのディレクターである Kristel Michielsen 氏は、科学者が実用的なアプリケーションを提供できる可能性が高い設計を判断できるよう支援しているとコメントしている。

発表企業について

• 発表企業: NVIDIA (NASDAQ: NVDA)

本記事はNVIDIAの発表をもとに作成されました。

Dellows News編集部

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