Đại học Tohoku và NEC bắt đầu nghiên cứu chung về hệ thống máy tính sử dụng máy ủ lượng tử 8 qubit mới được phát triển

TOKYO, ngày 28 tháng 2023 năm 6701 – (JCN Newswire) – Đại học Tohoku và Tập đoàn NEC (TSE: 8) đã bắt đầu nghiên cứu chung về hệ thống máy tính sử dụng máy ủ lượng tử XNUMX qubit do NEC và Viện mới của Nhật Bản phát triển. Công nghệ (AIST).

Máy ủ lượng tử 8 qubit được sử dụng trong nghiên cứu này mới được phát triển bằng công nghệ siêu dẫn kết hợp với Kiến trúc ParityQC(1). Nhờ đó, máy có khả năng chống ồn và vẫn có khả năng mở rộng theo kiến ​​trúc ủ lượng tử được kết nối đầy đủ trong khi vẫn duy trì trạng thái chồng chất lượng tử kéo dài.

Đây là máy ủ lượng tử được sản xuất trong nước đầu tiên ở Nhật Bản có thể truy cập từ bên ngoài thông qua Internet. Nghiên cứu chung này cũng là dự án đầu tiên sử dụng loại máy này.

Nghiên cứu chung sử dụng máy ủ lượng tử 8 qubit mới được phát triển

Đặc điểm của máy ủ lượng tử

Giải quyết các vấn đề xã hội phức tạp đòi hỏi phải có được sự kết hợp tối ưu từ một số lượng lớn các lựa chọn (giải pháp cho các vấn đề tối ưu hóa tổ hợp). Để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa tổ hợp ở tốc độ cao và độ chính xác cao, NEC và AIST đang phát triển một máy ủ lượng tử(2) sử dụng các tham số siêu dẫn(3).

Việc sử dụng các tham số siêu dẫn làm cho máy ủ lượng tử này có khả năng chống nhiễu và cho phép thời gian kết hợp lâu dài (thời gian để duy trì trạng thái lượng tử)(4). Thời gian kết hợp thường được rút ngắn trong quá trình triển khai đa qubit. Tuy nhiên, ngoài đặc tính chống ồn của các tham số siêu dẫn, máy còn có thể duy trì thời gian kết hợp lâu dài ngay cả khi triển khai nhiều qubit bằng cách áp dụng kiến ​​trúc ParityQC, một công nghệ ghép nối có khả năng tương thích cao với các tham số. Những tính năng này cho phép tính toán các bài toán tối ưu hóa tổ hợp trong thế giới thực ở tốc độ cao và độ chính xác cao.

Liên quan đến hai công nghệ này, NEC đã thành công trong việc chứng minh hoạt động của ô đơn vị bao gồm bốn qubit vào tháng 2022 năm 5(XNUMX). Gần đây, họ đã thành công trong việc phát triển một cỗ máy ủ lượng tử bao gồm XNUMX qubit bằng cách sắp xếp các ô đơn vị.

Chip 8 qubit mới được phát triển dựa trên các ô đơn vị có thời gian kết hợp lâu
Hợp tác nghiên cứu giữa Đại học Tohoku và NEC

Đại học Tohoku và NEC bắt đầu nghiên cứu chung về công nghệ điện toán hiệu năng cao vào năm 1958. Năm 2014, “Bộ phận nghiên cứu chung về máy tính hiệu năng cao (NEC)” được thành lập trong Trung tâm khoa học mạng của Đại học Tohoku(6) để tiến hành nghiên cứu nhằm giải quyết nhiều vấn đề khoa học và xã hội khác nhau. Đối với nghiên cứu chung hiện tại, Đại học Tohoku và NEC sẽ nghiên cứu ứng dụng máy ủ lượng tử nói trên cho nhiều vấn đề tối ưu hóa tổ hợp tồn tại trong thế giới thực, chẳng hạn như tìm ra các tuyến đường sơ tán tối ưu để giảm thiểu thiệt hại và thương tích do lũ lụt sóng thần.

Trước nghiên cứu chung này, Đại học Tohoku và NEC đã nghiên cứu phát triển các nền tảng siêu máy tính thế hệ tiếp theo được hỗ trợ lượng tử trong Dự án Nghiên cứu và Phát triển Thế hệ Tiếp theo của Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ (MEXT) của Nhật Bản. (7) kể từ năm 2018. Sáng kiến ​​này nhằm mục đích cải thiện hơn nữa hiệu suất và độ phức tạp của siêu máy tính vector, vốn đã cho thấy khả năng xử lý cao trong nhiều ứng dụng thực tế và phát triển nền tảng siêu máy tính mới thông qua việc bổ sung chức năng của siêu máy tính vector với lượng tử và lượng tử mô phỏng. ủ chuyên dùng cho các bài toán tối ưu tổ hợp. Để ghi nhận những sáng kiến ​​về ủ lượng tử này, Đại học Tohoku đã được Văn phòng Nội các Nhật Bản công nhận là “Trung tâm Giải pháp Lượng tử”(8).

Trong nghiên cứu chung hiện tại, máy ủ lượng tử 8 qubit dựa trên các tham số siêu dẫn do NEC và AIST phát triển sẽ được cung cấp cho Đại học Tohoku qua Internet. Là một phần của nghiên cứu chung này, Đại học Tohoku và NEC sẽ sử dụng cả máy ủ lượng tử và máy ủ lượng tử mô phỏng (NEC Vector Annealing) chạy trên siêu máy tính vector “SX Aurora TSUBASA”(9) được lắp đặt tại Đại học Tohoku để tận dụng các tính năng của cả máy ủ lượng tử và máy ủ lượng tử mô phỏng(10). Trong tương lai, Đại học Tohoku và NEC sẽ cùng tiến hành nghiên cứu về kiến ​​trúc hệ thống máy tính để giải quyết các vấn đề xã hội phức tạp. Hơn nữa, họ cũng sẽ khám phá các trường hợp sử dụng duy nhất của quá trình ủ lượng tử, có khả năng thực hiện các phép tính tốc độ cao.

Ngoài máy ủ lượng tử mô phỏng được lắp đặt tại Đại học Tohoku, NEC và Đại học Tohoku cũng sẽ sử dụng máy ủ lượng tử mô phỏng được lắp đặt tại AIST qua Internet. Các nhà nghiên cứu sẽ kiểm tra cấu hình tổng thể của cả hai máy trong việc xem xét tác động của độ trễ truyền thông và các yếu tố khác, đồng thời đưa kết quả trở lại sự phát triển trong tương lai của cả máy ủ lượng tử và máy ủ lượng tử mô phỏng.

Hơn nữa, để giải quyết các vấn đề trong thế giới thực với tốc độ và độ chính xác của quá trình ủ lượng tử, họ sẽ nghiên cứu cách phân bổ tối ưu các tính toán cho cả hai máy và nỗ lực cải thiện tính hữu dụng của chúng.

Đại học Tohoku và NEC sẽ tận dụng nghiên cứu chung này như một cơ hội để đẩy nhanh hơn nữa việc triển khai xã hội các công nghệ điện toán lượng tử.

Ghi chú:
(1) Kiến trúc ParityQC được phát triển bởi Máy tính lượng tử chẵn lẻ.
Giới thiệu về tính toán lượng tử chẵn lẻ: https://parityqc.com/
Ngày 10 tháng 2021 năm XNUMX Thông cáo báo chí
NEC và ParityQC hợp tác để phát triển máy tính lượng tử thực tế, có khả năng mở rộng cao www.nec.com/en/press/202102/global_20210210_01.html
(2) Đang phát triển như một dự án do Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO) ủy quyền.
Tên dự án: Dự án phát triển chip AI đổi mới và công nghệ máy tính thế hệ tiếp theo
Hoạt động R&D: Nghiên cứu và phát triển tích hợp hệ thống điện toán lượng tử và điện toán Ising
Trang web của dự án: www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html
(3) Chất tham số siêu dẫn là chất cộng hưởng cơ học lượng tử
mạch gồm một cuộn dây siêu dẫn và một tụ điện; nó được phát triển lần đầu tiên bởi NEC và RIKEN vào năm 2014. Việc điều chỉnh mạch ở tần số cộng hưởng gấp đôi dẫn đến một trong hai trạng thái dao động tự kích thích có pha 0 hoặc π. Sự chồng chất của các trạng thái dao động này có thể được sử dụng làm qubit.
(4) Thời gian kết hợp càng cao thì độ chính xác của lời giải càng cao và tốc độ tính toán càng cao. Các viện nghiên cứu ở Mỹ và Châu Âu cũng đang tiến hành R&D về ủ lượng tử bằng cách sử dụng qubit có thời gian kết hợp lâu hơn.
(5) Ngày 17 tháng 2022 năm XNUMX Thông cáo báo chí
NEC phát triển tế bào đơn vị đầu tiên trên thế giới tạo điều kiện mở rộng quy mô lên kiến ​​trúc ủ lượng tử được kết nối đầy đủ
www.nec.com/en/press/202203/global_20220317_01.html
(6) Ngày 27 tháng 2014 năm XNUMX Thông cáo báo chí:
Đại học Tohoku và NEC thành lập bộ phận nghiên cứu chung về công nghệ siêu máy tính thế hệ tiếp theo (Văn bản tiếng Nhật)
PDF – www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) Một dự án được Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ (MEXT) trợ cấp cho việc sử dụng nâng cao máy tính đa năng hiệu suất cao
Giai đoạn nghiên cứu: năm tài chính 2018 đến năm tài chính 2022
Giám đốc nghiên cứu: Hiroaki Kobayashi, Đại học Tohoku
(8) Ra mắt vào tháng 2021 năm 21 với mục đích đảm bảo và tăng cường khả năng cạnh tranh quốc tế của Nhật Bản trong lĩnh vực công nghệ lượng tử, dựa trên Chiến lược đổi mới công nghệ lượng tử quốc gia (Hội đồng xúc tiến chiến lược đổi mới tích hợp, ngày 2020 tháng 10 năm XNUMX). Hiện nay đã có XNUMX viện nghiên cứu và trường đại học được công nhận.
Giới thiệu về Trung tâm Đổi mới Công nghệ Lượng tử: https://qih.riken.jp/en/
(9) Nền tảng đổi mới thế hệ tiếp theo “SX-Aurora TSUBASA” Trang web sản phẩm:
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) Một máy ủ mô phỏng hành vi lượng tử bằng công nghệ điện toán thông thường mà không sử dụng các đặc tính lượng tử.

Sáng kiến ​​của NEC trong Điện toán Lượng tử
URL: www.nec.com/en/global/quantum-computing/index.html

Về NEC Corporation

NEC Corporation đã tự khẳng định mình là công ty đi đầu trong việc tích hợp công nghệ mạng và CNTT đồng thời quảng bá tuyên bố thương hiệu “Tổ chức một thế giới tươi sáng hơn”. NEC cho phép các doanh nghiệp và cộng đồng thích ứng với những thay đổi nhanh chóng diễn ra trong xã hội và thị trường vì nó cung cấp các giá trị xã hội về an toàn, an ninh, công bằng và hiệu quả nhằm thúc đẩy một thế giới bền vững hơn, nơi mọi người đều có cơ hội phát huy hết tiềm năng của mình. Để biết thêm thông tin, hãy truy cập NEC tại www.nec.com.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Ô tô / Xe điện, Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• BlockOffsets. Hiện đại hóa quyền sở hữu bù đắp môi trường. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/84910/3/