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理研が量子・スパコン連携プラットフォームにQuantinuumのイオントラップ型量子コンピュータの導入を決定。2025年までに運用開始

[English follows Japanese]



理研は量子・スパコン連携プラットフォームにQuantinuum(クオンティニュアム)社のイオントラップ型量子コンピュータを導入する契約を締結した。モデルはQuantinuumの最高性能H1プロセッサーで、2025年初頭までに埼玉県和光市にある理研のキャンパスにハードウェアが設置され、運用が開始される予定だ。


これは、スパコン「富岳」と量子コンピュータからなるハイブリッド高性能コンピューティング・プラットフォームを構築することを目的として2023年から始まっている理研のプロジェクトの一環で、経済産業省傘下の国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託により実施される。理研とともに、ソフトバンク、東京大学、大阪大学などが量子コンピュータと古典コンピュータの効果的な統合を実現するツールやアプリケーションの開発に取り組む。


現在、最先端の量子コンピュータはNISQ (noisy intermediate-scale quantum) であるが、QuantinuumのH1はその中でも優れた性能を持っている。理研はスーパーコンピュータ「富岳」を擁する世界的に有名な計算科学研究センターを持っているため、最先端のHPC技術の開発において豊富な経験を有している。この連携により理研は量子・スパコン連携プラットフォームでポスト5G時代向けの技術の有効性を実証し、最先端の計算環境を実現していく。Quantinuumの量子ハードウェア/ソフトウェアとも相まって、ハイブリッドコンピューティングの限界を押し広げることが期待されている。


H1システムの技術的な詳細については、こちらのQuantinuumのウェブページから。

また、H1の性能をベンチマークしたビデオは、こちらのVimeoで。

Quantinuumのプレスリリース(日本語英語)。


 

[補足]


量子・スパコン連携プラットフォームの構成

(出所:理化学研究所)


イオントラップ型量子コンピュータ

原子から電子を1個取り去ることで生成するイオンを空間上に留め置き、イオンの持つ内部状態を用いて「0と1」を定義し、量子ビットとして用いる方式の量子コンピュータ。光もしくはマイクロ波を用いて量子ビットを操作します。量子ビット間が全結合性であることから、量子回路の深さ(計算ステップ数)が少なく済むため、エラー率が小さい特徴を有するものです。特に今回採用するQuantinuum社のシステムでは、QCCD(Quantum Charged-Coupled Device, 量子電荷結合素子)方式により、極めて低いエラー率を達成できることから、量子ダイナミックス計算など量子回路の深さを必要とするアプリケーションでの利用に適しています。一方で、イオンの加熱および磁場の変動がエラー率の増加をもたらすため、イオントラップを数10Kに冷却することや、磁場変動の低減などが必要であり、シビアな使用環境が求められます。

(出所:理化学研究所)


NISQコンピュータ

ノイズによって生じる計算のエラーを訂正することのできない、小規模から中規模サイズの量子コンピュータの総称。変分量子アルゴリズムなどの応用を通じた、近い将来での実用化が期待されています。NISQはNoisy Intermediate-Scale Quantum computersの略。

(出所:理化学研究所)



理研の量子・スパコン連携プラットフォームプロジェクト詳細


クオンティニュアム株式会社(本社:東京都千代田区)



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RIKEN Chooses Quantinuum’s H1 Quantum Computer for a Quantum-HPC Hybrid Platform


RIKEN, one of Japan’s premier research institution, has set its sights on the future of computing with its selection of Quantinuum’s H1 ion-trap quantum computer for its ambitious hybrid quantum-supercomputing platform. The H1 processor is expected to be installed and operational by early 2025. This collaboration, driven by a consortium of leading academic institutions and supported by Japan’s national research agency, promises to accelerate the development of software tools and applications that harness the combined power of classical supercomputers with cutting-edge quantum technology. Alongside RIKEN, prominent institutions including SoftBank, the University of Tokyo, and Osaka University will work to develop the necessary tools and applications to achieve an effective integration between the quantum and classical computers.


The H1 boasts superior performance within the NISQ (noisy intermediate-scale quantum) era. This makes it ideally suited for RIKEN’s ambitious goals, which include demonstrating the practical advantages of hybrid platforms and paving the way for their post-5G deployment as advanced computational services.


RIKEN brings invaluable expertise to the table. Its world-renowned Center for Computational Science, home to the supercomputer Fugaku, possesses extensive experience in developing cutting-edge HPC technologies. This expertise, coupled with Quantinuum’s quantum hardware and software, creates a potent synergy for pushing the boundaries of hybrid computing.


For a deeper dive into the technical details of the H1 system, you can access Quantinuum’s dedicated webpage here. Additionally, a video benchmarking the H1’s capabilities is available on Vimeo here. A press release from Quantinuum announcing the selection by Riken can be seen here.


Original:

Quantum Computing Report

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