Tohoku University และ NEC เริ่มต้นการวิจัยร่วมกันเกี่ยวกับระบบคอมพิวเตอร์โดยใช้เครื่องหลอมควอนตัมขนาด 8 คิวบิตที่พัฒนาขึ้นใหม่

โตเกียว, 28 มิ.ย. 2023 – (JCN Newswire) – มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC Corporation (TSE: 6701) ได้เริ่มต้นการวิจัยร่วมกันเกี่ยวกับระบบคอมพิวเตอร์โดยใช้เครื่องอบอ่อนควอนตัม 8 คิวบิต ที่พัฒนาโดย NEC และหน้าต่างใหม่ของญี่ปุ่น National Institute of Advanced Industrial Science และ เทคโนโลยี (เอไอเอส)

เครื่องหลอมควอนตัมขนาด 8 คิวบิตที่ใช้ในการวิจัยนี้ได้รับการพัฒนาใหม่โดยใช้เทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวดที่จับคู่กับสถาปัตยกรรม ParityQC(1) ด้วยเหตุนี้ เครื่องจักรจึงทนทานต่อเสียงรบกวนและยังคงสามารถขยายขนาดได้ถึงสถาปัตยกรรมการอบอ่อนด้วยควอนตัมที่เชื่อมต่ออย่างเต็มรูปแบบ ในขณะที่ยังคงรักษาสถานะการทับซ้อนของควอนตัมที่ยืดเยื้อไว้ได้

นี่เป็นเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมที่ผลิตในประเทศเครื่องแรกในญี่ปุ่นที่สามารถเข้าถึงได้จากภายนอกผ่านทางอินเทอร์เน็ต การวิจัยร่วมกันนี้ถือเป็นโครงการแรกที่ใช้เครื่องนี้

การวิจัยร่วมกันโดยใช้เครื่องหลอมควอนตัมขนาด 8 คิวบิตที่พัฒนาขึ้นใหม่

คุณสมบัติของเครื่องอบอ่อนควอนตัม

การแก้ปัญหาทางสังคมที่ซับซ้อนนั้นต้องอาศัยการผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดจากตัวเลือกจำนวนมาก (การแก้ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพแบบผสมผสาน) เพื่อแก้ปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดแบบผสมผสานด้วยความเร็วสูงและมีความแม่นยำสูง NEC และ AIST กำลังพัฒนาเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัม (2) โดยใช้พาราเมตรอนตัวนำยิ่งยวด (3)

การใช้พาราเมตรอนตัวนำยิ่งยวดทำให้เครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมนี้ทนทานต่อเสียงรบกวน และช่วยให้มีเวลาในการเชื่อมโยงกันยาวนาน (ระยะเวลาในการรักษาสถานะควอนตัม) (4) โดยทั่วไปเวลาการเชื่อมโยงกันจะสั้นลงระหว่างการใช้งานหลายควิบิต อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากคุณลักษณะต้านทานเสียงรบกวนของพาราเมตรอนตัวนำยิ่งยวดแล้ว เครื่องจักรยังสามารถรักษาเวลาการเชื่อมโยงกันได้นานแม้ในการใช้งานแบบหลายคิวบิต โดยการนำสถาปัตยกรรม ParityQC ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการเชื่อมต่อที่เข้ากันได้สูงกับพาราเมตรอน คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้สามารถคำนวณปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดแบบผสมผสานในโลกแห่งความเป็นจริงด้วยความเร็วสูงและมีความแม่นยำสูง

ในส่วนของเทคโนโลยีทั้งสองนี้ NEC ประสบความสำเร็จในการสาธิตการทำงานของยูนิตเซลล์ซึ่งประกอบด้วยสี่คิวบิตในเดือนมีนาคม 2022 (5) เมื่อเร็วๆ นี้ บริษัทประสบความสำเร็จในการพัฒนาเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมซึ่งประกอบด้วยแปดคิวบิตโดยการจัดแนวเซลล์หน่วย

ชิป 8 คิวบิตที่พัฒนาขึ้นใหม่ซึ่งใช้เซลล์ยูนิตที่มีเวลาเชื่อมโยงกันยาวนาน
การวิจัยร่วมระหว่างมหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC

มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC เริ่มการวิจัยร่วมกันเกี่ยวกับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงในปี 1958 ในปี 2014 “แผนกวิจัยร่วมของคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง (NEC)” ก่อตั้งขึ้นภายในศูนย์วิทยาศาสตร์ไซเบอร์มหาวิทยาลัย Tohoku (6) เพื่อดำเนินการวิจัยที่มุ่งแก้ปัญหา ประเด็นทางวิทยาศาสตร์และสังคมต่างๆ สำหรับการวิจัยร่วมกันในปัจจุบัน มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC จะศึกษาการประยุกต์ใช้เครื่องหลอมควอนตัมข้างต้นกับปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดแบบผสมผสานที่มีอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น การหาเส้นทางอพยพที่เหมาะสมที่สุด เพื่อลดความเสียหายและการบาดเจ็บจากน้ำท่วมสึนามิ

ก่อนที่จะมีการวิจัยร่วมกันนี้ มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC กำลังทำงานกันอยู่แล้วเกี่ยวกับการพัฒนาแพลตฟอร์มซูเปอร์คอมพิวเตอร์ยุคหน้าที่ใช้การหลอมด้วยควอนตัมซึ่งช่วยการอบอ่อนด้วยควอนตัม ภายใต้โครงการวิจัยและพัฒนายุคหน้าของกระทรวงศึกษาธิการ วัฒนธรรม กีฬา วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี (MEXT) ของญี่ปุ่น (7) ตั้งแต่ปี 2018 โครงการริเริ่มนี้มุ่งเป้าไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพและความซับซ้อนของเวคเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการประมวลผลสูงในการใช้งานจริงมากมาย และเพื่อพัฒนาแพลตฟอร์มซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใหม่ผ่านการเสริมการทำงานของเวคเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ด้วยควอนตัมและควอนตัมจำลอง การหลอมเฉพาะสำหรับปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดแบบผสมผสาน เพื่อเป็นการรับทราบถึงความคิดริเริ่มเกี่ยวกับการหลอมควอนตัมเหล่านี้ มหาวิทยาลัย Tohoku ได้รับการรับรองจากสำนักงานคณะรัฐมนตรีของญี่ปุ่นให้เป็น "ศูนย์โซลูชันควอนตัม" (8)

ในการวิจัยร่วมกันในปัจจุบัน เครื่องอบอ่อนควอนตัมขนาด 8 คิวบิตที่ใช้พาราเมตรอนตัวนำยิ่งยวดที่พัฒนาโดย NEC และ AIST จะพร้อมให้บริการแก่มหาวิทยาลัยโทโฮกุผ่านทางอินเทอร์เน็ต ในการวิจัยร่วมกันนี้ มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC จะใช้ทั้งเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมและเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมจำลอง (NEC Vector Annealing) ที่ทำงานบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบเวกเตอร์ “SX Aurora TSUBASA”(9) ที่ติดตั้งที่มหาวิทยาลัย Tohoku เพื่อใช้ประโยชน์จาก คุณลักษณะของทั้งเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมและเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมจำลอง (10) นับจากนี้ไป มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC จะร่วมกันดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์เพื่อแก้ไขปัญหาสังคมที่ซับซ้อน นอกจากนี้ พวกเขายังจะสำรวจกรณีการใช้งานเฉพาะของการอบอ่อนด้วยควอนตัม ซึ่งมีศักยภาพในการคำนวณด้วยความเร็วสูง

นอกเหนือจากเครื่องอบอ่อนควอนตัมจำลองที่ติดตั้งที่มหาวิทยาลัยโทโฮกุแล้ว NEC และมหาวิทยาลัยโทโฮกุจะใช้เครื่องอบอ่อนควอนตัมที่ติดตั้งที่ AIST ผ่านทางอินเทอร์เน็ตด้วย นักวิจัยจะตรวจสอบการกำหนดค่าโดยรวมของเครื่องจักรทั้งสอง โดยคำนึงถึงผลกระทบของความล่าช้าในการสื่อสารและปัจจัยอื่นๆ และนำผลลัพธ์กลับไปยังการพัฒนาในอนาคตของเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมและเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัมจำลอง

นอกจากนี้ เพื่อที่จะแก้ไขปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงด้วยความเร็วและความแม่นยำของการอบอ่อนด้วยควอนตัม พวกเขาจะศึกษาวิธีจัดสรรการคำนวณให้กับเครื่องจักรทั้งสองอย่างเหมาะสมที่สุด และพยายามปรับปรุงประโยชน์ใช้สอยของพวกเขา

มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC จะใช้ประโยชน์จากการวิจัยร่วมกันนี้เป็นโอกาสในการเร่งการนำเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมไปประยุกต์ใช้ทางสังคม

หมายเหตุ:
(1) สถาปัตยกรรม ParityQC ได้รับการพัฒนาโดย Parity Quantum Computing
เกี่ยวกับพาริตี้ควอนตัมคอมพิวติ้ง: https://parityqc.com/
ข่าวประชาสัมพันธ์วันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2021
NEC และ ParityQC ร่วมมือกันพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ปรับขนาดได้สูงและใช้งานได้จริง www.nec.com/en/press/202102/global_20210210_01.html
(2) การพัฒนาอย่างต่อเนื่องตามโครงการที่ได้รับมอบหมายจากองค์การพัฒนาพลังงานใหม่และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม (NEDO)
ชื่อโครงการ: โครงการเพื่อนวัตกรรมชิป AI และการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ยุคใหม่
กิจกรรม R&D: การวิจัยแบบบูรณาการและการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมและระบบคอมพิวเตอร์ Ising
เว็บไซต์โครงการ: www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html
(3) พาราเมตรอนตัวนำยิ่งยวดคือเรโซแนนซ์เชิงกลควอนตัม
วงจรประกอบด้วยขดลวดตัวนำยิ่งยวดและตัวเก็บประจุ ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดย NEC และ RIKEN ในปี 2014 การปรับวงจรด้วยความถี่เรโซแนนซ์สองเท่าส่งผลให้มีสถานะการสั่นแบบตื่นเต้นในตัวเองสถานะใดสถานะหนึ่งจากสองสถานะโดยมีเฟสเป็น 0 หรือ π การซ้อนทับของสถานะการสั่นเหล่านี้สามารถใช้เป็นคิวบิตได้
(4) ยิ่งเวลาเชื่อมโยงกันมากเท่าไร ความแม่นยำของโซลูชันก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และความเร็วในการคำนวณก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย สถาบันวิจัยในสหรัฐอเมริกาและยุโรปกำลังดำเนินการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับการหลอมควอนตัมโดยใช้คิวบิตที่มีเวลาการเชื่อมโยงกันนานขึ้น
(5) ข่าวประชาสัมพันธ์วันที่ 17 มีนาคม 2022
NEC พัฒนายูนิตเซลล์แห่งแรกของโลกที่อำนวยความสะดวกในการขยายขนาดไปสู่สถาปัตยกรรมการหลอมควอนตัมที่เชื่อมต่อเต็มรูปแบบ
www.nec.com/th/press/202203/global_20220317_01.html
(6) 27 มิถุนายน 2014 ข่าวประชาสัมพันธ์:
มหาวิทยาลัย Tohoku และ NEC ก่อตั้งแผนกวิจัยร่วมกันสำหรับเทคโนโลยีซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นต่อไป (ข้อความภาษาญี่ปุ่น)
PDF – www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) โครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงศึกษาธิการ วัฒนธรรม กีฬา วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (MEXT) สำหรับการใช้งานขั้นสูงของคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์ประสิทธิภาพสูง
ระยะเวลาการวิจัย: ปีงบประมาณ 2018 ถึงปีงบประมาณ 2022
ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัย: ฮิโรอากิ โคบายาชิ มหาวิทยาลัยโทโฮกุ
(8) เปิดตัวในเดือนกุมภาพันธ์ 2021 โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างความมั่นใจและเสริมสร้างความสามารถในการแข่งขันระดับนานาชาติของญี่ปุ่นในด้านเทคโนโลยีควอนตัม โดยอิงตามยุทธศาสตร์นวัตกรรมเทคโนโลยีควอนตัมแห่งชาติ (สภาส่งเสริมกลยุทธ์นวัตกรรมบูรณาการ วันที่ 21 มกราคม 2020) ปัจจุบันมีสถาบันวิจัยและมหาวิทยาลัยที่ได้รับการรับรองแล้ว 10 แห่ง
เกี่ยวกับศูนย์กลางนวัตกรรมเทคโนโลยีควอนตัม: https://qih.riken.jp/en/
(9) เว็บไซต์ผลิตภัณฑ์ซีรีส์ “SX-Aurora TSUBASA” แพลตฟอร์มนวัตกรรมแห่งอนาคต:
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) เครื่องหลอมที่จำลองพฤติกรรมควอนตัมโดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทั่วไปโดยไม่ต้องใช้คุณสมบัติควอนตัม

ความริเริ่มของ NEC ในด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม
URL: www.nec.com/en/global/quantum-computing/index.html

เกี่ยวกับเอ็นอีซี คอร์ปอเรชั่น

NEC Corporation ได้สร้างชื่อเสียงให้กับตนเองในฐานะผู้นำในการบูรณาการเทคโนโลยีไอทีและเครือข่าย ในขณะเดียวกันก็ส่งเสริมคำกล่าวของแบรนด์ว่า "Orchestrating a brighter world" NEC ช่วยให้ธุรกิจและชุมชนสามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วที่เกิดขึ้นทั้งในสังคมและตลาด เนื่องจากเป็นค่านิยมทางสังคมของความปลอดภัย ความมั่นคง ความเป็นธรรม และประสิทธิภาพ เพื่อส่งเสริมโลกที่ยั่งยืนมากขึ้น ซึ่งทุกคนมีโอกาสบรรลุศักยภาพสูงสุด สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดเยี่ยมชม NEC ที่ www.nec.com

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. ยานยนต์ / EVs, คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• BlockOffsets การปรับปรุงการเป็นเจ้าของออฟเซ็ตด้านสิ่งแวดล้อมให้ทันสมัย เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/84910/3/