Tohoku University en NEC starten gezamenlijk onderzoek naar computersystemen met behulp van een nieuw ontwikkelde 8-qubit kwantumgloeimachine

TOKYO, 28 juni 2023 – (JCN Newswire) – Tohoku University en NEC Corporation (TSE: 6701) zijn begonnen met gezamenlijk onderzoek naar computersystemen met behulp van een 8-qubit quantum-gloeimachine, ontwikkeld door NEC en het nieuwe Japanse venster National Institute of Advanced Industrial Science en Technologie (AIST).

De 8-qubit quantum-gloeimachine die in dit onderzoek wordt gebruikt, is nieuw ontwikkeld met behulp van supergeleidende technologie in combinatie met ParityQC Architecture(1). Hierdoor is de machine bestand tegen ruis en blijft ze in staat om op te schalen naar een volledig verbonden kwantum-gloeiende architectuur, terwijl een langdurige kwantumsuperpositietoestand behouden blijft.

Dit is de eerste in eigen land vervaardigde kwantumgloeimachine in Japan die van buitenaf toegankelijk is via internet. Dit gezamenlijke onderzoek is tevens het eerste project waarbij deze machine wordt gebruikt.

Gezamenlijk onderzoek met behulp van de nieuw ontwikkelde 8-qubit quantum-gloeimachine

Kenmerken van de kwantumgloeimachine

Het oplossen van complexe maatschappelijke vraagstukken betekent het afleiden van optimale combinaties uit een groot aantal opties (oplossing van combinatorische optimalisatieproblemen). Om combinatorische optimalisatieproblemen met hoge snelheid en met hoge nauwkeurigheid op te lossen, ontwikkelen NEC en AIST een kwantum-gloeimachine(2) die gebruik maakt van supergeleidende parametronen(3).

Door gebruik te maken van supergeleidende parametronen is deze kwantum-gloeimachine bestand tegen ruis en is een lange coherentietijd (duur voor het handhaven van de kwantumtoestand) mogelijk (4). De coherentietijd wordt over het algemeen verkort tijdens de implementatie van meerdere qubits. Naast de geluidsbestendige eigenschap van supergeleidende parametronen, kan de machine echter ook bij multi-qubit-implementatie een lange coherentietijd handhaven door gebruik te maken van de ParityQC-architectuur, een koppelingstechnologie die zeer compatibel is met parametronen. Deze functies maken het mogelijk om combinatorische optimalisatieproblemen in de echte wereld met hoge snelheid en met hoge nauwkeurigheid te berekenen.

Wat deze twee technologieën betreft, slaagde NEC er in maart 2022 al in om de werking van de eenheidscel bestaande uit vier qubits aan te tonen(5). Onlangs is het erin geslaagd een quantum-gloeimachine te ontwikkelen die bestaat uit acht qubits door de eenheidscellen op één lijn te brengen.

De nieuw ontwikkelde 8-qubit-chip op basis van eenheidscellen met een lange coherentietijd
Gezamenlijk onderzoek tussen Tohoku University en NEC

Tohoku University en NEC begonnen in 1958 gezamenlijk onderzoek te doen naar krachtige computertechnologieën. In 2014 werd binnen het Tohoku University Cyberscience Center(6) de “Joint Research Division of High-Performance Computing (NEC)” opgericht om onderzoek uit te voeren gericht op het oplossen van problemen. diverse wetenschappelijke en maatschappelijke vraagstukken. Voor het huidige gezamenlijke onderzoek zullen Tohoku University en NEC de toepassing van de bovengenoemde quantum-gloeimachine bestuderen op veel combinatorische optimalisatieproblemen die in de echte wereld bestaan, zoals het afleiden van optimale evacuatieroutes om de schade en verwondingen als gevolg van tsunami-overstromingen te beperken.

Voorafgaand aan dit gezamenlijke onderzoek werkten Tohoku University en NEC al aan de ontwikkeling van door quantum-gloeien ondersteunde supercomputerplatforms van de volgende generatie in het kader van het Next-Generation Research and Development Project van het Japanse Ministerie van Onderwijs, Cultuur, Sport, Wetenschap en Technologie (MEXT). (7) sinds 2018. Dit initiatief is gericht op het verder verbeteren van de prestaties en verfijning van vectorsupercomputers, die in veel praktische toepassingen een hoge verwerkingscapaciteit hebben laten zien, en op het ontwikkelen van een nieuw supercomputerplatform door middel van functionele aanvulling van vectorsupercomputers met kwantum- en gesimuleerde kwantumcomputers. annealing gespecialiseerd voor combinatorische optimalisatieproblemen. Als erkenning voor deze initiatieven op het gebied van kwantumgloeien is de Tohoku Universiteit door het Japanse kabinet geaccrediteerd als een “Quantum Solution Center”(8).

In het huidige gezamenlijke onderzoek zal de 8-qubit quantum-gloeimachine, gebaseerd op supergeleidende parametronen, ontwikkeld door NEC en AIST, via internet beschikbaar worden gesteld aan de Tohoku Universiteit. Als onderdeel van dit gezamenlijke onderzoek zullen Tohoku University en NEC zowel de kwantum-gloeimachine als de gesimuleerde kwantum-gloeimachine (NEC Vector Annealing) gebruiken die draait op de vectorsupercomputer “SX Aurora TSUBASA”(9) die is geïnstalleerd aan de Tohoku-universiteit om gebruik te maken van de kenmerken van zowel de kwantum-gloeimachine als de gesimuleerde kwantum-gloeimachine (10). In de toekomst zullen Tohoku University en NEC gezamenlijk onderzoek doen naar computersysteemarchitecturen om complexe sociale problemen op te lossen. Verder zullen ze ook gebruiksscenario’s onderzoeken die uniek zijn voor kwantumgloeien, dat het potentieel heeft om berekeningen met hoge snelheid uit te voeren.

Naast de gesimuleerde quantum-gloeimachine die aan de Tohoku University is geïnstalleerd, zullen NEC en Tohoku University ook de quantum-gloeimachine gebruiken die via internet bij AIST is geïnstalleerd. Onderzoekers zullen de algehele configuratie van beide machines onderzoeken, rekening houdend met de effecten van communicatievertragingen en andere factoren, en de resultaten terugkoppelen naar de toekomstige ontwikkeling van zowel kwantum-gloei- als gesimuleerde kwantum-gloei-machines.

Om problemen in de echte wereld op te lossen met de snelheid en nauwkeurigheid van quantum-gloeien, zullen ze bovendien onderzoeken hoe ze berekeningen optimaal aan beide machines kunnen toewijzen en proberen hun bruikbaarheid te verbeteren.

Tohoku University en NEC zullen dit gezamenlijke onderzoek benutten als een kans om de sociale implementatie van kwantumcomputertechnologieën verder te versnellen.

Opmerkingen:
(1) De ParityQC-architectuur is ontwikkeld door Parity Quantum Computing.
Over pariteitskwantumcomputing: https://parityqc.com/
10 februari 2021 Persbericht
NEC en ParityQC werken samen om zeer schaalbare, praktische kwantumcomputers te ontwikkelen www.nec.com/en/press/202102/global_20210210_01.html
(2) Voortdurende ontwikkeling als project in opdracht van de New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).
Projecttitel: Project voor innovatieve AI-chips en ontwikkeling van computertechnologie van de volgende generatie
O&O-activiteit: Geïntegreerd onderzoek en ontwikkeling van kwantumcomputing en Ising-computersystemen
Projectwebsite: www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html
(3) Een supergeleidende parametron is een kwantummechanische resonantie
circuit bestaande uit een supergeleidende spoel en een condensator; het werd voor het eerst ontwikkeld door NEC en RIKEN in 2014. Het moduleren van het circuit op tweemaal de resonantiefrequentie resulteert in een van de twee zelfopgewekte oscillatietoestanden met een fase van 0 of π. De superpositie van deze oscillatietoestanden kan worden gebruikt als qubits.
(4) Hoe hoger de coherentietijd, hoe hoger de oplossingsnauwkeurigheid en hoe hoger de rekensnelheid. Onderzoeksinstituten in de VS en Europa doen ook onderzoek naar kwantumgloeien met behulp van qubits met langere coherentietijden.
(5) Persbericht van 17 maart 2022
NEC ontwikkelt 's werelds eerste eenheidscel die opschaling naar een volledig verbonden kwantum-gloeiende architectuur mogelijk maakt
www.nec.com/en/press/202203/global_20220317_01.html
(6) Persbericht van 27 juni 2014:
Tohoku University en NEC richten een gezamenlijke onderzoeksafdeling op voor supercomputertechnologieën van de volgende generatie (Japanse tekst)
PDF – www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) Een door het Ministerie van Onderwijs, Cultuur, Sport, Wetenschap en Technologie (MEXT) gesubsidieerd project voor het geavanceerde gebruik van krachtige computers voor algemeen gebruik
Onderzoeksperiode: FY2018 tot FY2022
Onderzoeksdirecteur: Hiroaki Kobayashi, Tohoku Universiteit
(8) Gelanceerd in februari 2021 met als doel het internationale concurrentievermogen van Japan op het gebied van de kwantumtechnologie te waarborgen en te versterken, op basis van de Nationale Quantum Technology Innovation Strategy (Integrated Innovation Strategy Promotion Council, 21 januari 2020). Momenteel zijn 10 onderzoeksinstituten en universiteiten geaccrediteerd.
Over Quantum Technology Innovation Hub: https://qih.riken.jp/en/
(9) Innovatieplatform van de volgende generatie “SX-Aurora TSUBASA”-serie Productwebsite:
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) Een gloeimachine die kwantumgedrag simuleert met behulp van conventionele computertechnologie zonder gebruik te maken van kwantumeigenschappen.

NEC's initiatieven op het gebied van kwantumcomputing
URL: www.nec.com/en/global/quantum-computing/index.html

Over NEC Corporation

NEC Corporation heeft zichzelf gevestigd als leider in de integratie van IT- en netwerktechnologieën en promoot tegelijkertijd het merkstatement 'Orchestrating a brighter world'. NEC stelt bedrijven en gemeenschappen in staat zich aan te passen aan snelle veranderingen die plaatsvinden in zowel de samenleving als de markt, omdat het voorziet in de sociale waarden van veiligheid, beveiliging, eerlijkheid en efficiëntie om een ​​duurzamere wereld te bevorderen waarin iedereen de kans krijgt om zijn volledige potentieel te bereiken. Ga voor meer informatie naar NEC op www.nec.com.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/84910/3/