Tohoku University och NEC startar gemensam forskning om datorsystem med en nyutvecklad 8-qubit kvantglödgningsmaskin

Tohoku University och NEC startar gemensam forskning om datorsystem med en nyutvecklad 8-qubit kvantglödgningsmaskin

Tidsstämpel: 28 juni 2023 1:22

TOKYO, 28 juni 2023 – (JCN Newswire) – Tohoku University och NEC Corporation (TSE: 6701) har startat gemensam forskning om datorsystem med en 8-qubit kvantglödgningsmaskin utvecklad av NEC och Japans nya fönsterNational Institute of Advanced Industrial Science och Teknik (AIST).

Tohoku University och NEC startar gemensam forskning om datorsystem med hjälp av en nyutvecklad 8-qubit kvantglödgningsmaskin PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.
Tohoku University och NEC startar gemensam forskning om datorsystem med hjälp av en nyutvecklad 8-qubit kvantglödgningsmaskin PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Den 8-qubits kvantglödgningsmaskin som används i denna forskning har nyutvecklats med supraledande teknologi parat med ParityQC Architecture(1). På grund av detta är maskinen resistent mot buller och förblir kapabel att skala upp till en helt ansluten kvantglödgningsarkitektur samtidigt som den bibehåller ett förlängt kvantöverlagringstillstånd.

Detta är den första inhemskt tillverkade kvantglödgningsmaskinen i Japan som är tillgänglig från utsidan via Internet. Denna gemensamma forskning är också det första projektet som använder denna maskin.

Gemensam forskning med den nyutvecklade 8-qubit kvantglödgningsmaskinen

Funktioner hos kvantglödgningsmaskinen

Att lösa komplexa sociala frågor innebär att härleda optimala kombinationer från ett stort antal alternativ (lösning av kombinatoriska optimeringsproblem). För att lösa kombinatoriska optimeringsproblem i hög hastighet och med hög noggrannhet utvecklar NEC och AIST en kvantglödgningsmaskin(2) som använder supraledande parametroner(3).

Användning av supraledande parametroner gör denna kvantglödgningsmaskin resistent mot brus och möjliggör en lång koherenstid (varaktighet för att bibehålla kvanttillståndet)(4). Koherenstiden förkortas i allmänhet under multi-qubit-implementering. Men förutom den brusbeständiga egenskapen hos supraledande parametroner kan maskinen bibehålla en lång koherenstid även i multi-qubit-implementering genom att anta ParityQC-arkitekturen, en kopplingsteknik som är mycket kompatibel med parametroner. Dessa funktioner möjliggör beräkning av verkliga kombinatoriska optimeringsproblem i hög hastighet och med hög noggrannhet.

När det gäller dessa två teknologier lyckades NEC redan i mars 2022 demonstrera driften av enhetscellen bestående av fyra qubits(5). Nyligen lyckades man utveckla en kvantglödgningsmaskin bestående av åtta qubits genom att rikta in enhetscellerna.

Det nyutvecklade 8-qubit-chippet baserat på enhetsceller med lång koherenstid
Gemensam forskning mellan Tohoku University och NEC

Tohoku University och NEC började gemensam forskning om högpresterande datorteknik 1958. År 2014 etablerades "Joint Research Division of High-Performance Computing (NEC)" inom Tohoku University Cyberscience Center(6) för att bedriva forskning som syftar till att lösa olika vetenskapliga och sociala frågor. För den aktuella gemensamma forskningen kommer Tohoku University och NEC att studera tillämpningen av ovanstående kvantglödgningsmaskin på många kombinatoriska optimeringsproblem som finns i den verkliga världen, såsom att härleda optimala evakueringsvägar för att mildra skador och skador från tsunamiöversvämning.

Före denna gemensamma forskning arbetade Tohoku University och NEC redan med utvecklingen av kvantglödgningsassisterade nästa generations superdatorplattformar under Japans ministerium för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik (MEXT) nästa generations forsknings- och utvecklingsprojekt (7) sedan 2018. Detta initiativ syftar till att ytterligare förbättra prestandan och sofistikeringen hos vektorsuperdatorer, som har visat hög bearbetningskapacitet i många praktiska tillämpningar, och att utveckla en ny superdatorplattform genom funktionellt komplement av vektorsuperdatorer med kvant och simulerat kvantum. glödgning specialiserad för kombinatoriska optimeringsproblem. Som ett erkännande av dessa initiativ om kvantglödgning har Tohoku University ackrediterats av Japans regeringskontor som ett "Quantum Solution Center"(8).

I den nuvarande gemensamma forskningen kommer 8-qubits kvantglödgningsmaskin baserad på supraledande parametroner utvecklade av NEC och AIST att göras tillgänglig för Tohoku University via Internet. Som en del av denna gemensamma forskning kommer Tohoku University och NEC att använda både kvantglödgningsmaskinen och den simulerade kvantglödgningsmaskinen (NEC Vector Annealing) som körs på vektorsuperdatorn "SX Aurora TSUBASA"(9) installerad vid Tohoku University för att dra nytta av egenskaper hos både kvantglödgningsmaskinen och den simulerade kvantglödgningsmaskinen(10). Framöver kommer Tohoku University och NEC gemensamt att bedriva forskning om datorsystemarkitekturer för att lösa komplexa sociala frågor. Vidare kommer de också att utforska användningsfall som är unika för kvantglödgning, som har potential att utföra höghastighetsberäkningar.

Förutom den simulerade kvantglödgningsmaskinen installerad vid Tohoku University, kommer NEC och Tohoku University också att använda kvantglödgningsmaskinen installerad vid AIST via Internet. Forskare kommer att undersöka den övergripande konfigurationen av båda maskinerna med hänsyn till effekterna av kommunikationsförseningar och andra faktorer och återkoppla resultaten till den framtida utvecklingen av både kvantglödgningsmaskiner och simulerade kvantglödgningsmaskiner.

Dessutom, för att lösa problem i den verkliga världen med kvantglödgningens hastighet och noggrannhet, kommer de att undersöka hur man optimalt kan allokera beräkningar till båda maskinerna och sträva efter att förbättra deras användbarhet.

Tohoku University och NEC kommer att utnyttja denna gemensamma forskning som en möjlighet att ytterligare accelerera den sociala implementeringen av kvantberäkningsteknologier.

Anmärkningar:
(1) ParityQC-arkitekturen är utvecklad av Parity Quantum Computing.
Om Parity Quantum Computing: https://parityqc.com/
Pressmeddelande 10 februari 2021
NEC och ParityQC samarbetar för att utveckla mycket skalbara, praktiska kvantdatorer www.nec.com/en/press/202102/global_20210210_01.html
(2) Pågående utveckling som ett projekt på uppdrag av New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).
Projekttitel: Projekt för innovativ AI-chip och nästa generations datorteknikutveckling
FoU-verksamhet: Integrerad forskning och utveckling av kvantberäkningar och Ising-beräkningssystem
Projektets webbplats: www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html
(3) En supraledande parametron är en kvantmekanisk resonans
krets bestående av en supraledande spole och en kondensator; den utvecklades först av NEC och RIKEN 2014. Modulering av kretsen vid två gånger resonansfrekvensen resulterar i ett av två självexciterade oscillationstillstånd med en fas på 0 eller π. Överlagringen av dessa oscillationstillstånd kan användas som qubits.
(4) Ju högre koherenstiden är, desto högre lösningsnoggrannhet och desto högre beräkningshastighet. Forskningsinstitut i USA och Europa bedriver också forskning och utveckling om kvantglödgning med hjälp av qubits med längre koherenstider.
(5) Pressmeddelande 17 mars 2022
NEC utvecklar världens första enhetscell som underlättar uppskalning till en fullt ansluten kvantglödgningsarkitektur
www.nec.com/en/press/202203/global_20220317_01.html
(6) Pressmeddelande 27 juni 2014:
Tohoku University och NEC etablerar en gemensam forskningsavdelning för nästa generations superdatorteknologier (japansk text)
PDF – www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) Ett projekt subventionerat av ministeriet för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik (MEXT) för avancerad användning av högpresterande datorer för allmänt bruk
Forskningsperiod: FY2018 till FY2022
Forskningschef: Hiroaki Kobayashi, Tohoku University
(8) Lanserades i februari 2021 i syfte att säkerställa och stärka Japans internationella konkurrenskraft inom kvantteknikområdet, baserat på den nationella kvantteknologiska innovationsstrategin (Integrated Innovation Strategy Promotion Council, 21 januari 2020). För närvarande har 10 forskningsinstitut och universitet fått ackreditering.
Om Quantum Technology Innovation Hub: https://qih.riken.jp/en/
(9) Nästa generations innovationsplattform "SX-Aurora TSUBASA" Series Produktwebbplats:
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) En glödgningsmaskin som simulerar kvantbeteende med hjälp av konventionell datorteknik utan att använda kvantegenskaper.

NEC:s initiativ inom kvantberäkning
URL: www.nec.com/en/global/quantum-computing/index.html

Om NEC Corporation

NEC Corporation har etablerat sig som en ledare inom integrationen av IT- och nätverksteknik samtidigt som de främjar varumärkesförklaringen "Orchestrating a brighter world." NEC gör det möjligt för företag och samhällen att anpassa sig till snabba förändringar som äger rum i både samhället och marknaden eftersom det ger sociala värden säkerhet, säkerhet, rättvisa och effektivitet för att främja en mer hållbar värld där alla har chansen att nå sin fulla potential. För mer information, besök NEC på www.nec.com.

Tidsstämpel:

Mer från JCN Newswire