東京、30年2022月36日 – (JCN Newswire) – 富士通は、富士通の「富士通スーパーコンピュータ PRIMEHPC FX 700」(「PRIMEHPC FX 700」)を搭載したクラスタシステム上で1量子ビット量子回路を扱える世界最速の量子コンピュータシミュレータの開発に成功しました。 64) には、世界最速のスーパーコンピューター「富岳」と同じ A2FX CPU(XNUMX) が搭載されています。
今回開発した量子シミュレータは、量子シミュレータソフトウェア「Qulacs」(3)を高速に並列実行することができ、4量子ビットの量子演算において他の有力量子シミュレータ(36)の約XNUMX倍の性能を実現しました。富士通の新しい量子シミュレータは、今後実用化が期待される量子コンピューティングアプリケーションの開発に向けた重要な架け橋となる。
このブレークスルーを踏まえ、富士通と富士フイルム株式会社(1)(以下、富士フイルム)は、2022年5月XNUMX日より、材料科学分野における量子コンピューティング応用に関する共同研究を開始します。
富士通は今後、40年2022月までのXNUMX量子ビットシミュレータの開発を目指して量子コンピュータの開発を加速し、金融や創薬などの分野のお客様と量子アプリケーションの共同研究開発を行っていきます。
富士通株式会社 執行役員 CTO ヴィヴェク・マハジャンは次のようにコメントしています。「私たちは今、コンピューティング技術の新時代の先端に立っています。富士通は、これまで培ってきたコンピューティング技術における世界トップレベルの専門知識を応用し、世界最速の量子シミュレータの開発に成功しました。」当社は、数十年にわたるこの知識を活用して、理化学研究所と協力して過去 XNUMX 年間世界最速を維持しているスーパーコンピュータ「富岳」を設計しており、今後は、この新しい量子シミュレータをお客様が活用して加速することを目指しています。量子アプリケーションの開発に取り組み、最終的には社会が直面するさまざまな課題を解決することで持続可能な世界に貢献します。」
新しい 36 量子ビット量子シミュレーターは世界最速の処理速度を実現
富士通は、富士通のPRIMEHPC FX 64上の700ノードで構成されるクラスタシステム用の並列分散量子シミュレータを開発しました。
PRIMEHPC FX 700は、スーパーコンピュータ「富岳」と同じA64FX CPUを搭載し、倍精度浮動小数点形式の演算で理論上のピーク性能3.072テラフロップス(TFLOPS)を実現します。さらに、32 秒あたり 1,024 ギガバイト (GB) の高帯域幅を備えた 12.5 GB のメモリと、InfiniBand(6) 経由でノードを接続することによる XNUMX GB/秒の速度を備えています。
新しい量子シミュレータには、大阪大学(7)とQunaSys社(8)が開発した世界最速の量子シミュレータソフトウェア「Qulacs」を採用し、SVE(Scalable Vector Extension)により複数の計算を同時に実行することでメモリ帯域の性能を最大化しました。 ) A9FX に移植する場合の命令(64)。
MPI(Message Passing Interface)(10)によりQulacsの並列分散実行が可能となり、計算と通信を重複させることでネットワーク帯域を最大化したデータ転送を実現します。さらに、富士通は、量子回路とその計算の進行に応じて、クラスター上の分散メモリに展開された量子ビットの状態を効率的に再配置する新しい手法を開発し、通信コストの削減に貢献しました。新システムは「Qulacs」以外の量子シミュレータソフトにも対応している。
量子コンピュータソフトウェアの主要な開発ツールの一つであるQiskit(11)は、富士通の量子シミュレータでも利用可能であり、量子ソフトウェア開発者に利便性の高い開発環境を提供します。富士通は、QunaSys(12)と連携し、同社の量子化学計算ソフトウェアQamuy(13)を新しい量子シミュレータ上に提供し、多種多様な高速量子化学計算を実行するためのリソースを提供する予定である。
富士フイルムとの共同研究プロジェクトの概要
さらに、富士通と富士フイルムは、革新的な材料設計手法の実現に向けて、計算化学分野における量子応用の共同研究を開始する。共同研究では、富士通が新たに開発した量子シミュレータを活用してアルゴリズムの研究と評価を行う
分子化学反応計算における量子コンピューティングに特有のものです。
1. 期間:1年2022月31日~2023年XNUMX月XNUMX日
2. 目的:量子コンピューティング技術の計算化学への活用
3. 研究内容:分子の化学反応等における量子コンピューティング特有のアルゴリズムの検討と評価
4.役割と責任:
富士通:
– 量子シミュレータの提供、計算結果の解析と改善方法の検討
富士フイルム:
– 量子化学計算の実施、計算結果の解析と改善方法の検討
今後の予定
富士通は、今後も複数の量子ゲートを同時に計算できる量子ゲート融合技術などの技術向上を進め、量子シミュレータの大規模化・高速化を実現していきます。さらに、富士通は、40年2022月までに金融や創薬分野に応用できるXNUMX量子ビットのシミュレータの開発を目指します。富士通は、量子シミュレータで培った量子アプリケーションの蓄積した知見を量子コンピュータの開発に応用し、早期解決の実現を目指します。量子技術で社会課題を解決する。
大阪大学大学院基礎工学研究科先端電子光科学専攻 藤井啓介教授のコメント:
量子コンピュータの性能を左右する量子ソフトウェアや量子アプリケーションの開発において、スーパーコンピュータを用いた高速シミュレータの重要性はますます高まっています。世界中の開発者に利用されているオープンソースソフトウェア「Qulacs」とスーパーコンピュータ「富岳」の心臓部技術を組み合わせて世界最速の量子シミュレータを実現し、今後の量子ソフトウェア開発を大きく加速させるものと確信しています。
富士フイルム 解析技術センター 主任研究員 奥野幸弘のコメント:
量子コンピューターは、計算化学分野において古典的なコンピューターでは実行できない高精度の計算を実行できる可能性を秘めています。富士フイルムは、量子コンピュータを材料科学に活用するための実現可能性調査として、本共同研究を実施します。
(1) PRIMEHPC FX 700:スーパーコンピュータ「富岳」で使用されているCPU A64FXを搭載した高性能ARMアーキテクチャを採用した富士通製スーパーコンピュータ。
(2) A64FX: スーパーコンピュータ用の Armv8.2-A 命令セット アーキテクチャの拡張である SVE (Scalable Vector Extension) を実装した世界初のプロセッサ。 48 個の演算コアを備え、倍精度浮動小数点計算で最大 3.3792 TFLOPS の理論上のピーク パフォーマンスを実現します。また、単精度/半精度浮動小数点演算や8ビット/16ビット整数演算を512ビット幅のSIMDにより高スループットに実行でき、AIなどの処理に威力を発揮します。
(3) Qulacs:大阪大学大学院基礎工学研究科藤井研究室が中心となって開発したオープンソースの量子回路シミュレータソフトウェア。新機能の開発や保守はQunaSysが行います。 (紙)
(4) その他の主要な量子シミュレータ: Intel Quantum Simulator (Intel-QS)、Forschungszentrum Julich の「JUQCS」、IBM の Qiskit-Aer
(5) 富士フイルム株式会社:本社:東京都港区、代表取締役社長:後藤貞一
(6) Infiniband:主にスーパーコンピュータでサーバー間を接続するために使用されるネットワーク。複数のチャネルを束ねて使用することで高速帯域を実現できる双方向シリアル接続通信システムを提供するために使用される。
(7) 大阪大学:所在地:大阪府吹田市。代表取締役社長 西尾章治郎
(8) QunaSys株式会社:本社:東京都文京区、 CEO:ティエン・ヤン。
(9) SVE (Scalable Vector Extension) 命令: XNUMX つの命令で複数の演算を並行して実行する CPU 命令。
(10) MPI(Message Passing Interface):スーパーコンピュータ上で並列処理を実現するための通信処理を記述した通信API。
(11) Qiskit: IBM によって開発され、オープンソースとしてリリースされた Quantum ソフトウェア開発ツール。
(12) QunaSysとの提携:「量子コンピュータベンチャーQunaSysがシリーズBで1.24億ドルを調達」(28年2022月XNUMX日QunaSysプレスリリース)
(13) Qamuy: QunaSys が提供する量子化学計算ソフトウェア。量子化学計算の入力は量子回路に変換され、シミュレータや実機上でシームレスに計算を行うことができます。
富士通について
富士通は、日本の情報通信技術(ICT)の大手企業であり、幅広い技術製品、ソリューション、サービスを提供しています。 富士通の約126,000人が100カ国以上のお客様をサポートしています。 私たちは、私たちの経験とICTの力を利用して、お客様とともに社会の未来を形作ります。 富士通株式会社(東証:6702)の3.6年34月期の連結売上高は31兆円(2021億米ドル)でした。詳しくはこちらをご覧ください。 www.fujitsu.com.
著作権 2022 JCN Newswire。無断転載を禁じます。 www.jcnnewswire.com富士通は、同じA36FX CPUを搭載した富士通製スーパーコンピュータ PRIMEHPC FX 700(以下「PRIMEHPC FX 700」)を用いたクラスタシステム上で64量子ビットの量子回路を扱える世界最速の量子コンピュータシミュレータの開発に成功しました。世界最速のスーパーコンピューター「富岳」を動かしています。
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