东北大学和 NEC 开始使用新开发的 8 量子位量子退火机进行计算机系统联合研究

东京，28 年 2023 月 6701 日 – (JCN 新闻专线) – 东北大学和 NEC 公司（TSE: 8）已开始联合研究使用 NEC 和日本新窗口产业科学研究所开发的 XNUMX 量子位量子退火机的计算机系统技术（AIST）。

本研究中使用的 8 量子位量子退火机是采用超导技术与 ParityQC 架构 (1) 相结合而新开发的。 因此，该机器具有抗噪声能力，并且能够扩展到全连接的量子退火架构，同时保持长时间的量子叠加态。

这是日本第一台国产量子退火机，可以通过互联网从外部访问。 此次联合研究也是第一个使用该机器的项目。

使用新开发的8量子位量子退火机进行联合研究

量子退火机的特点

解决复杂的社会问题需要从大量选项中得出最佳组合（组合优化问题的解决方案）。 为了高速、高精度地解决组合优化问题，NEC 和 AIST 正在开发一种使用超导参量子 (2) 的量子退火机 (3)。

使用超导参数使该量子退火机具有抗噪声能力，并具有较长的相干时间（维持量子态的持续时间）(4)。 在多量子位实现过程中，相干时间通常会缩短。 然而，除了超导参量子的抗噪声特性外，该机器通过采用与参量子高度兼容的耦合技术ParityQC架构，即使在多量子位实现中也能保持较长的相干时间。 这些功能使得能够高速、高精度地计算现实世界的组合优化问题。

关于这两项技术，NEC 已于 2022 年 5 月成功演示了由四个量子位组成的单位单元的运行(XNUMX)。 最近，它通过排列晶胞成功开发了由八个量子位组成的量子退火机。

新开发的基于长相干时间晶胞的8量子位芯片
东北大学与NEC的联合研究

东北大学和NEC于1958年开始联合研究高性能计算技术。2014年，在东北大学网络科学中心(6)内成立了“高性能计算联合研究部(NEC)”，开展旨在解决高性能计算问题的研究。各种科学和社会问题。 在当前的联合研究中，东北大学和NEC将研究上述量子退火机在现实世界中存在的许多组合优化问题中的应用，例如导出最佳疏散路线以减轻海啸淹没造成的损害和伤害。

在此联合研究之前，东北大学和 NEC 已经在日本文部科学省 (MEXT) 下一代研究和开发项目下致力于开发量子退火辅助的下一代超级计算平台（7）自2018年以来。该举措旨在进一步提高矢量超级计算机的性能和复杂性，矢量超级计算机在许多实际应用中表现出高处理能力，并通过矢量超级计算机与量子和模拟量子的功能互补来开发新的超级计算平台专门针对组合优化问题的退火。 为了表彰这些在量子退火方面的举措，东北大学被日本内阁府认可为“量子解决方案中心”(8)。

在目前的联合研究中，NEC和AIST开发的基于超导参量子的8量子位量子退火机将通过互联网提供给东北大学。 作为这项联合研究的一部分，东北大学和NEC将利用量子退火机和在东北大学安装的矢量超级计算机“SX Aurora TSUBASA”(9)上运行的模拟量子退火机（NEC矢量退火），以利用量子退火机和模拟量子退火机的特点(10)。 展望未来，东北大学和NEC将共同开展计算系统架构研究，以解决复杂的社会问题。 此外，他们还将探索量子退火独特的用例，量子退火具有执行高速计算的潜力。

除了东北大学安装的模拟量子退火机外，NEC和东北大学还将通过互联网使用在AIST安装的量子退火机。 研究人员将考虑通信延迟和其他因素的影响来检查两台机器的整体配置，并将结果反馈给量子退火和模拟量子退火机器的未来发展。

此外，为了以量子退火的速度和精度解决现实世界中的问题，他们将研究如何优化地分配两台机器的计算量，并努力提高它们的实用性。

东北大学和NEC将以此次联合研究为契机，进一步加速量子计算技术的社会实施。

笔记：
(1) ParityQC架构由Parity QuantumComputing开发。
关于奇偶量子计算： https://parityqc.com/
10年2021月XNUMX日新闻稿
NEC 和 ParityQC 合作开发高度可扩展的实用量子计算机 www.nec.com/en/press/202102/global_20210210_01.html
(2) 作为新能源产业技术综合开发机构(NEDO)委托项目正在进行开发。
项目名称：创新人工智能芯片及下一代计算技术开发项目
研发活动：量子计算与伊辛计算系统集成研发
项目网站：www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html
(3) 超导参量管是一种量子力学谐振
由超导线圈和电容器组成的电路； 它由 NEC 和 RIKEN 于 2014 年首次开发。以两倍谐振频率调制电路会产生相位为 0 或 π 的两种自激振荡状态之一。 这些振荡状态的叠加可以用作量子位。
(4) 相干时间越长，求解精度越高，计算速度也越高。 美国和欧洲的研究机构也在利用相干时间较长的量子比特进行量子退火的研发。
(5) 17年2022月XNUMX日新闻稿
NEC 开发出世界上第一个单元电池，有助于扩大到全连接的量子退火架构
www.nec.com/en/press/202203/global_20220317_01.html
(6) 27年2014月XNUMX日新闻稿：
东北大学和NEC成立下一代超级计算机技术联合研究部门（日文）
PDF – www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) 文部科学省高性能通用计算机先进利用资助项目
研究期间：2018财年至2022财年
研究主任：Hiroaki Kobayashi，东北大学
(8) 于2021年21月启动，旨在根据国家量子技术创新战略（综合创新战略推进委员会，2020年10月XNUMX日）确保和加强日本在量子技术领域的国际竞争力。 目前，已有XNUMX家研究机构和大学获得了认证。
关于量子技术创新中心： https://qih.riken.jp/en/
(9) 下一代创新平台“SX-Aurora TSUBASA”系列产品网站：
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) 一种退火机，使用传统计算技术而不利用量子特性来模拟量子行为。

NEC 在量子计算领域的举措
网址：www.nec.com/en/global/quantum-computing/index.html

关于NEC公司

NEC Corporation 确立了自己在 IT 和网络技术集成方面的领先地位，同时宣传了“Orchestrating a brighter world”的品牌宣言。 NEC 使企业和社区能够适应社会和市场中发生的快速变化，因为它提供了安全、保障、公平和效率的社会价值观，以促进一个更可持续的世界，每个人都有机会充分发挥其潜力。 如需更多信息，请访问 NEC，网址为 www.nec.com。

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