Университет Тохоку и NEC начинают совместные исследования компьютерных систем с использованием недавно разработанной машины для квантового отжига с 8 кубитами.

Университет Тохоку и NEC начинают совместные исследования компьютерных систем с использованием недавно разработанной машины для квантового отжига с 8 кубитами.

Отметка времени: 28 июня 2023 г., 1:22

ТОКИО, 28 июня 2023 г. – (JCN Newswire) – Университет Тохоку и корпорация NEC (TSE: 6701) начали совместные исследования компьютерных систем с использованием 8-кубитной машины квантового отжига, разработанной NEC и новым окном Японии. Технология (АИСТ).

Университет Тохоку и NEC начинают совместные исследования компьютерных систем с использованием недавно разработанной 8-кубитной машины квантового отжига PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.
Университет Тохоку и NEC начинают совместные исследования компьютерных систем с использованием недавно разработанной 8-кубитной машины квантового отжига PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

8-кубитная квантовая машина отжига, использованная в этом исследовании, была недавно разработана с использованием сверхпроводниковой технологии в сочетании с архитектурой ParityQC(1). Благодаря этому машина устойчива к шуму и способна масштабироваться до полностью связанной архитектуры квантового отжига, сохраняя при этом длительное состояние квантовой суперпозиции.

Это первая в Японии машина квантового отжига отечественного производства, доступная извне через Интернет. Это совместное исследование также является первым проектом, в котором используется эта машина.

Совместные исследования с использованием недавно разработанной 8-кубитной машины квантового отжига

Особенности машины квантового отжига

Решение сложных социальных задач предполагает получение оптимальных комбинаций из большого числа вариантов (решение задач комбинаторной оптимизации). Чтобы решать задачи комбинаторной оптимизации на высокой скорости и с высокой точностью, NEC и AIST разрабатывают машину квантового отжига (2), использующую сверхпроводящие параметроны (3).

Использование сверхпроводящих параметронов делает эту машину квантового отжига устойчивой к шуму и обеспечивает длительное время когерентности (продолжительность поддержания квантового состояния) (4). Время когерентности обычно сокращается при реализации нескольких кубитов. Однако, в дополнение к шумоустойчивости сверхпроводящих параметронов, машина способна поддерживать длительное время когерентности даже в многокубитной реализации благодаря использованию архитектуры ParityQC, технологии связи, которая хорошо совместима с параметронами. Эти функции позволяют решать реальные задачи комбинаторной оптимизации с высокой скоростью и точностью.

Что касается этих двух технологий, NEC уже удалось продемонстрировать работу элементарной ячейки, состоящей из четырех кубитов, в марте 2022 года(5). Недавно им удалось разработать машину квантового отжига, состоящую из восьми кубитов, путем выравнивания элементарных ячеек.

Недавно разработанный 8-кубитный чип на основе элементарных ячеек с длительным временем когерентности
Совместное исследование Университета Тохоку и NEC

Университет Тохоку и NEC начали совместные исследования в области высокопроизводительных вычислительных технологий в 1958 году. В 2014 году в рамках Центра кибернауки Университета Тохоку(6) был создан «Объединенный исследовательский отдел высокопроизводительных вычислений (NEC)» для проведения исследований, направленных на решение различные научные и социальные вопросы. В рамках текущего совместного исследования Университет Тохоку и NEC изучат применение вышеупомянутой машины квантового отжига для решения многих задач комбинаторной оптимизации, которые существуют в реальном мире, таких как определение оптимальных маршрутов эвакуации для уменьшения ущерба и травм в результате наводнений цунами.

До этого совместного исследования Университет Тохоку и NEC уже работали над разработкой суперкомпьютерных платформ нового поколения с использованием квантового отжига в рамках проекта исследований и разработок следующего поколения Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий (MEXT) Японии. (7) с 2018 года. Эта инициатива направлена ​​на дальнейшее повышение производительности и сложности векторных суперкомпьютеров, которые показали высокую вычислительную мощность во многих практических приложениях, а также на разработку новой суперкомпьютерной платформы путем функционального дополнения векторных суперкомпьютеров квантовыми и моделируемыми квантовыми. отжиг, специализирующийся на задачах комбинаторной оптимизации. В знак признания этих инициатив в области квантового отжига Университет Тохоку был аккредитован Кабинетом министров Японии как «Центр квантовых решений» (8).

В рамках текущего совместного исследования 8-кубитная квантовая машина отжига на основе сверхпроводящих параметронов, разработанная NEC и AIST, будет предоставлена ​​Университету Тохоку через Интернет. В рамках этого совместного исследования Университет Тохоку и NEC будут использовать как машину для квантового отжига, так и машину для имитации квантового отжига (NEC Vector Annealing), которая работает на векторном суперкомпьютере «SX Aurora TSUBASA» (9), установленном в Университете Тохоку, для использования особенности как машины квантового отжига, так и машины для имитации квантового отжига (10). В дальнейшем Университет Тохоку и NEC будут совместно проводить исследования по архитектуре вычислительных систем для решения сложных социальных проблем. Кроме того, они также изучат уникальные варианты использования квантового отжига, который потенциально способен выполнять высокоскоростные вычисления.

В дополнение к машине для моделирования квантового отжига, установленной в Университете Тохоку, NEC и Университет Тохоку также будут использовать машину для квантового отжига, установленную в AIST, через Интернет. Исследователи изучат общую конфигурацию обеих машин с учетом влияния задержек связи и других факторов, а затем вернутся к результатам будущих разработок как машин квантового отжига, так и машин моделирования квантового отжига.

Кроме того, чтобы решить реальные проблемы со скоростью и точностью квантового отжига, они будут исследовать, как оптимально распределить вычисления между обеими машинами, и постараются повысить их полезность.

Университет Тохоку и NEC будут использовать это совместное исследование как возможность для дальнейшего ускорения социального внедрения технологий квантовых вычислений.

Ноты:
(1) Архитектура ParityQC разработана компанией Parity Quantum Computing.
О квантовых вычислениях с четностью: https://parityqc.com/
10 февраля 2021 г. Пресс-релиз
NEC и ParityQC сотрудничают в разработке практичных квантовых компьютеров с высокой масштабируемостью www.nec.com/en/press/202102/global_20210210_01.html
(2) Постоянное развитие в рамках проекта по заказу Организации по развитию новой энергетики и промышленных технологий (NEDO).
Название проекта: Проект по разработке инновационных чипов искусственного интеллекта и вычислительных технологий следующего поколения.
Научно-исследовательская деятельность: Комплексные исследования и разработки в области квантовых вычислений и вычислительных систем Изинга.
Веб-сайт проекта: www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html.
(3) Сверхпроводящий параметрон – это квантовомеханический резонанс.
схема, состоящая из сверхпроводящей катушки и конденсатора; Впервые он был разработан компаниями NEC и RIKEN в 2014 году. Модулирование схемы на удвоенной резонансной частоте приводит к одному из двух состояний самовозбуждающихся колебаний с фазой 0 или π. Суперпозицию этих колебательных состояний можно использовать в качестве кубитов.
(4) Чем выше время когерентности, тем выше точность решения и выше скорость вычислений. Научно-исследовательские институты в США и Европе также проводят исследования и разработки в области квантового отжига с использованием кубитов с более длительным временем когерентности.
(5) Пресс-релиз от 17 марта 2022 г.
NEC разрабатывает первую в мире элементарную ячейку, облегчающую масштабирование до полностью связанной архитектуры квантового отжига
www.nec.com/en/press/202203/global_20220317_01.html
(6) Пресс-релиз от 27 июня 2014 г.:
Университет Тохоку и NEC создают совместное исследовательское подразделение суперкомпьютерных технологий нового поколения (текст на японском языке)
PDF – www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) Проект, субсидируемый Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий (MEXT), по расширенному использованию высокопроизводительных компьютеров общего назначения.
Период исследования: с 2018 по 2022 финансовый год.
Директор по исследованиям: Хироаки Кобаяши, Университет Тохоку
(8) Запущен в феврале 2021 года с целью обеспечения и укрепления международной конкурентоспособности Японии в области квантовых технологий на основе Национальной стратегии инноваций в области квантовых технологий (Совет по продвижению интегрированной инновационной стратегии, 21 января 2020 г.). В настоящее время аккредитацию получили 10 научно-исследовательских институтов и университетов.
О Центре инноваций квантовых технологий: https://qih.riken.jp/en/
(9) Инновационная платформа нового поколения серии SX-Aurora TSUBASA Веб-сайт продукта:
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) Машина для отжига, моделирующая квантовое поведение с использованием традиционных вычислительных технологий без использования квантовых свойств.

Инициативы NEC в области квантовых вычислений
URL: www.nec.com/en/global/quantum-computing/index.html.

О корпорации NEC

Корпорация NEC зарекомендовала себя как лидер в области интеграции ИТ и сетевых технологий, продвигая девиз бренда «Создание более яркого мира». NEC позволяет предприятиям и сообществам адаптироваться к быстрым изменениям, происходящим как в обществе, так и на рынке, поскольку обеспечивает социальные ценности безопасности, надежности, справедливости и эффективности для создания более устойчивого мира, в котором у каждого есть шанс полностью раскрыть свой потенциал. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт NEC по адресу www.nec.com.

Отметка времени:

Больше от Лента новостей JCN