Tohokun yliopisto ja NEC aloittavat yhteisen tutkimuksen tietokonejärjestelmistä äskettäin kehitetyllä 8 qubitin kvanttihehkutuskoneella

TOKYO, 28. kesäkuuta 2023 – (JCN Newswire) – Tohoku University ja NEC Corporation (TSE: 6701) ovat aloittaneet yhteisen tutkimuksen tietokonejärjestelmistä käyttäen 8 qubit kvanttihehkutuskonetta, jonka on kehittänyt NEC ja Japanin uusi ikkuna National Institute of Advanced Industrial Science and Teknologia (AIST).

Tässä tutkimuksessa käytetty 8 qubit kvanttihehkutuskone on äskettäin kehitetty käyttäen suprajohtavaa teknologiaa yhdistettynä ParityQC-arkkitehtuuriin(1). Tämän ansiosta kone kestää kohinaa ja pystyy skaalautumaan täysin yhdistettyyn kvanttihehkutusarkkitehtuuriin säilyttäen samalla pitkittyneen kvantisuperpositiotilan.

Tämä on ensimmäinen kotimaassa valmistettu kvanttihehkutuskone Japanissa, joka on saatavilla ulkopuolelta Internetin kautta. Tämä yhteinen tutkimus on myös ensimmäinen projekti, jossa tätä konetta käytetään.

Yhteistä tutkimusta käyttämällä äskettäin kehitettyä 8-kubitin kvanttihehkutuskonetta

Kvanttihehkutuskoneen ominaisuudet

Monimutkaisten sosiaalisten kysymysten ratkaiseminen edellyttää optimaalisten yhdistelmien johtamista suuresta määrästä vaihtoehtoja (kombinatoristen optimointiongelmien ratkaisu). Kombinatoristen optimointiongelmien ratkaisemiseksi suurella nopeudella ja suurella tarkkuudella NEC ja AIST kehittävät kvanttihehkutuskonetta(2), jossa käytetään suprajohtavia parametreja(3).

Suprajohtavien parametrien käyttö tekee tästä kvanttihehkutuskoneesta melunkestävän ja mahdollistaa pitkän koherenssiajan (kesto kvanttitilan ylläpitoon)(4). Koherenssiaika yleensä lyhenee monikubitisen toteutuksen aikana. Suprajohtavien parametrien melunkestävän ominaisuuden lisäksi kone pystyy kuitenkin säilyttämään pitkän koherenssiajan jopa monikubitisessa toteutuksessa ottamalla käyttöön parametrien kanssa erittäin yhteensopivan kytkentätekniikan, ParityQC-arkkitehtuurin. Nämä ominaisuudet mahdollistavat todellisten kombinatoristen optimointiongelmien laskemisen suurella nopeudella ja suurella tarkkuudella.

Näiden kahden teknologian osalta NEC onnistui demonstroimaan neljästä kubitista koostuvan yksikkösolun toiminnan jo maaliskuussa 2022(5). Äskettäin se onnistui kehittämään kahdeksasta kubitista koostuvan kvanttihehkutuskoneen kohdistamalla yksikkökennoja.

Äskettäin kehitetty 8-kubitinen siru, joka perustuu yksikkökennoihin, joilla on pitkä koherenssiaika
Tohokun yliopiston ja NEC:n yhteinen tutkimus

Tohoku University ja NEC aloittivat yhteisen tutkimuksen korkean suorituskyvyn laskentatekniikoista vuonna 1958. Vuonna 2014 Tohoku University Cyberscience Centeriin(6) perustettiin "Joint Research Division of High-Performance Computing (NEC)" suorittamaan tutkimusta, jonka tavoitteena on ratkaista ongelmat. erilaisia ​​tieteellisiä ja yhteiskunnallisia kysymyksiä. Nykyistä yhteistä tutkimusta varten Tohoku University ja NEC tutkivat yllä olevan kvanttihehkutuskoneen soveltamista moniin todellisessa maailmassa esiintyviin kombinatorisiin optimointiongelmiin, kuten optimaalisten evakuointireittien johtamiseen tsunamin tulvan aiheuttamien vahinkojen ja vammojen lieventämiseksi.

Ennen tätä yhteistä tutkimusta Tohoku University ja NEC työskentelivät jo kvanttihehkutusavusteisten seuraavan sukupolven supertietokonealustojen kehittämisessä Japanin opetus-, kulttuuri-, urheilu-, tiede- ja teknologiaministeriön (MEXT) seuraavan sukupolven tutkimus- ja kehitysprojektissa. (7) vuodesta 2018 lähtien. Tämän aloitteen tavoitteena on parantaa entisestään sellaisten vektorisupertietokoneiden suorituskykyä ja kehittyneisyyttä, jotka ovat osoittaneet suurta prosessointikapasiteettia monissa käytännön sovelluksissa, ja kehittää uusi supertietokonealusta täydentämällä vektorisupertietokoneita toiminnallisesti kvantti- ja simuloiduilla kvanttitietokoneilla. hehkutus, joka on erikoistunut kombinatorisiin optimointiongelmiin. Tunnustuksena näistä kvanttihehkutusta koskevista aloitteista Tohoku University on akkreditoinut Japanin kabinettitoimiston "kvanttiratkaisukeskukseksi"(8).

Nykyisessä yhteistutkimuksessa NEC:n ja AIST:n kehittämä suprajohtaviin parametreihin perustuva 8 qubit kvanttihehkutuskone tuodaan Tohokun yliopiston saataville Internetin kautta. Osana tätä yhteistä tutkimusta Tohoku University ja NEC käyttävät sekä kvanttihehkutuskonetta että simuloitua kvanttihehkutuskonetta (NEC Vector Annealing), joka toimii Tohokun yliopistoon asennetussa vektorisupertietokoneessa "SX Aurora TSUBASA"(9) hyödyntämään sekä kvanttihehkutuskoneen että simuloidun kvanttihehkutuskoneen ominaisuudet(10). Jatkossa Tohoku University ja NEC tekevät yhdessä tutkimusta laskentajärjestelmäarkkitehtuureista ratkaistakseen monimutkaisia ​​sosiaalisia kysymyksiä. Lisäksi he tutkivat myös käyttötapauksia, jotka ovat ainutlaatuisia kvanttihehkutukselle, jolla on potentiaalia suorittaa suuria nopeuksia.

Tohokun yliopistoon asennetun simuloidun kvanttihehkutuskoneen lisäksi NEC ja Tohoku University käyttävät myös AIST:iin asennettua kvanttihehkutuskonetta Internetin kautta. Tutkijat tarkastelevat molempien koneiden yleistä konfiguraatiota tietoliikenneviiveiden ja muiden tekijöiden vaikutukset huomioon ottaen ja syöttävät tulokset sekä kvanttihehkutus- että simuloitujen kvanttihehkutuskoneiden tulevaan kehitykseen.

Lisäksi todellisen maailman ongelmien ratkaisemiseksi kvanttihehkutuksen nopeudella ja tarkkuudella he tutkivat, kuinka laskennat voidaan allokoida optimaalisesti molemmille koneille ja pyrkiä parantamaan niiden käyttökelpoisuutta.

Tohoku University ja NEC hyödyntävät tätä yhteistä tutkimusta mahdollisuutena nopeuttaa kvanttilaskentateknologioiden sosiaalista toteutusta.

Huomautuksia:
(1) ParityQC-arkkitehtuuri on Parity Quantum Computingin kehittämä.
Tietoja pariteettikvanttilaskennasta: https://parityqc.com/
Lehdistötiedote 10. helmikuuta 2021
NEC ja ParityQC tekevät yhteistyötä kehittääkseen erittäin skaalautuvia, käytännöllisiä kvanttitietokoneita www.nec.com/en/press/202102/global_20210210_01.html
(2) Jatkuva kehitystyö New Energy and Industrial Technology Development Organizationin (NEDO) tilaamana hankkeena.
Projektin nimi: Innovatiivisen tekoälypiirin ja seuraavan sukupolven laskentateknologian kehittämisprojekti
T&K-toiminta: Kvanttilaskennan ja Ising-laskentajärjestelmien integroitu tutkimus ja kehitys
Hankkeen verkkosivusto: www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html
(3) Suprajohtava parametri on kvanttimekaaninen resonanssi
piiri, joka koostuu suprajohtavasta kelasta ja kondensaattorista; sen kehittivät ensimmäisen kerran NEC ja RIKEN vuonna 2014. Piirin moduloiminen kaksinkertaisella resonanssitaajuudella johtaa toiseen kahdesta itseherättyneestä värähtelytilasta, joiden vaihe on 0 tai π. Näiden värähtelytilojen superpositiota voidaan käyttää kubitteina.
(4) Mitä suurempi koherenssiaika, sitä suurempi on ratkaisutarkkuus ja sitä suurempi laskentanopeus. Tutkimuslaitokset Yhdysvalloissa ja Euroopassa tekevät myös kvanttihehkutuksen tutkimusta ja kehitystä käyttämällä kubitteja, joiden koherenssiajat ovat pidempiä.
(5) Lehdistötiedote 17. maaliskuuta 2022
NEC kehittää maailman ensimmäisen yksikkösolun, joka helpottaa skaalausta täysin yhdistettyyn kvanttihehkutusarkkitehtuuriin
www.nec.com/en/press/202203/global_20220317_01.html
(6) Lehdistötiedote 27. kesäkuuta 2014:
Tohokun yliopisto ja NEC perustavat yhteisen tutkimusosaston seuraavan sukupolven supertietokonetekniikoille (japanilainen teksti)
PDF – www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) Opetus-, kulttuuri-, urheilu-, tiede- ja teknologiaministeriön (MEXT) tukema hanke korkean suorituskyvyn yleiskäyttöisten tietokoneiden edistykselliseen käyttöön.
Tutkimusjakso: VV2018–2022
Tutkimusjohtaja: Hiroaki Kobayashi, Tohokun yliopisto
(8) Helmikuussa 2021 käynnistetty tavoitteena varmistaa ja vahvistaa Japanin kansainvälistä kilpailukykyä kvanttiteknologian alalla, perustuen kansalliseen kvanttiteknologian innovaatiostrategiaan (Integrated Innovation Strategy Promotion Council, 21). Tällä hetkellä 2020 tutkimuslaitosta ja yliopistoa on akkreditoitu.
Tietoja Quantum Technology Innovation Hubista: https://qih.riken.jp/en/
(9) Seuraavan sukupolven innovaatioalusta "SX-Aurora TSUBASA" -sarjan tuotesivusto:
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) Hehkutuskone, joka simuloi kvanttikäyttäytymistä käyttämällä tavanomaista laskentatekniikkaa hyödyntämättä kvanttiominaisuuksia.

NEC:n aloitteet kvanttilaskentaan
URL-osoite: www.nec.com/en/global/quantum-computing/index.html

Tietoja NEC Corporationista

NEC Corporation on vakiinnuttanut asemansa johtavana IT- ja verkkoteknologioiden integroijana ja samalla edistänyt tuotemerkkiä "Orchestrating a brighter world". NEC mahdollistaa yritysten ja yhteisöjen sopeutumisen sekä yhteiskunnassa että markkinoilla tapahtuviin nopeisiin muutoksiin, sillä se tarjoaa turvallisuuden, turvallisuuden, oikeudenmukaisuuden ja tehokkuuden sosiaalisia arvoja edistääkseen kestävämpää maailmaa, jossa jokaisella on mahdollisuus saavuttaa täysi potentiaalinsa. Lisätietoja on NEC:ssä osoitteessa www.nec.com.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/84910/3/