ボタンを押すと、延世大学松島国際キャンパスの量子コンピューティングセンターに設置されたIBMの次世代量子プロセッサー『クオンタム・ナイトホーク』が稼働した。画面には延世大学の量子コンピュータから日本の理化学研究所(RIKEN)のスーパーコンピュータ『富岳』に演算結果が送信される過程が示された。
4日、仁川の松島延世大学国際キャンパス量子コンピューティングセンターで、IBMの次世代量子プロセッサー『クオンタム・ナイトホーク』を搭載した量子コンピュータの稼働式が行われた。量子ネットワーク参加機関の自施設にナイトホークが設置されたのは、世界初の事例である。
延世大学は2024年にIBMの量子コンピュータ『クオンタム・システム・ワン』を導入した。当時は127キュービット規模のIBM『クオンタム・イーグル』プロセッサーを搭載しており、今回はそのコンピュータに最新のナイトホークプロセッサーをアップグレードして設置した。
IBMは今回のアップグレードにより、量子コンピュータの演算処理速度とキュービット間の接続性を向上させ、実際の産業や研究現場で活用できる量子コンピューティング技術の開発を拡大する計画である。単にキュービット数を増やすだけでなく、複雑な量子演算を迅速かつ正確に実行する技術の確保に集中している。
ナイトホークはIBMが現在までに開発した量子プロセッサーの中で最も高速な演算速度を提供するプロセッサーである。キュービット間の接続性を強化し、演算後にキュービットを初期状態に戻す時間を短縮した。
ナイトホークは120個のプログラマブルキュービットとそれを支える218個のカップラー、120個のリセット要素など、合計458個の物理的量子構成要素を備えている。単に演算に使用するキュービット数を増やすのではなく、キュービットの接続と制御に必要なハードウェアを強化したものである。
量子コンピュータの開発においては、キュービットの単純な数よりも、実際の演算に活用できるキュービットの性能と接続性が重要になっている。キュービット数が多くても、演算過程でエラーが発生したり、キュービット間の接続が制限されると、複雑な計算を実行するのに限界があるからである。
ジェリー・チャウIBMフェロー兼量子中心スーパーコンピューティング最高技術責任者(CTO)は「ナイトホークR2は120個のプログラマブルキュービットを備えているが、実際の物理構成要素は458個に達する」と述べ、「この構造により、キュービット間の接続を制御するカップラーゲート演算と迅速なキュービット初期化が可能になる」と説明した。
キュービット間の接続性も改善された。従来のイーグルプロセッサーでは1つのキュービットが平均2.5個の他のキュービットと接続されていたのに対し、ナイトホークは格子型構造を適用し、平均4個に接続性を高めた。従来は遠く離れたキュービット同士で演算するには複数段階の追加演算が必要だったが、接続性が強化されることで複雑な量子回路をより効率的に実行できるようになった。
IBMは今後、プログラマブルキュービット数を500個以上に増やし、複数のプロセッサーを接続して1000キュービット以上の規模の量子コンピュータを実現する計画である。
チャウCTOは「今後2年以内にこの技術開発を推進する」とし、「2029年までに演算過程で発生するエラーを修正できる誤り耐性量子コンピュータを実現する」と提案した。
延世大学は今回のアップグレードを通じて、量子コンピュータの活用範囲をさまざまな産業分野に拡大する計画である。バイオ・新薬開発をはじめ、宇宙探査、気候変動、エネルギー、人工知能(AI)など、複雑な計算が必要な分野で量子コンピューティング技術を活用する構想である。
期待される分野は新薬開発である。チョン・ジェホ延世大学量子事業団長は「新薬開発には平均15年の時間と約5兆ウォンの費用がかかるが、成功率は4%程度にとどまる」とし、「量子コンピュータを活用して新薬開発初期段階の複雑な計算を迅速に処理すれば、開発期間を短縮できる」と述べた。
日本の理化学研究所(RIKEN)とも協力している。延世大学の量子コンピュータと理化学研究所のスーパーコンピュータ富岳を接続するハイブリッドコンピューティング環境を構築した。量子コンピュータだけでは解決が難しい複雑な問題を既存のスーパーコンピュータと共に処理するためである。
IBMはこのような研究成果を基に、量子コンピューティングの産業活用可能性を高めていく方針である。チャウCTOは「量子コンピューティングはすでに実際の科学的問題に適用されており、研究機関や企業が向上した演算性能を活用している」と述べ、「今後、化学や材料科学、生物学などさまざまな分野で量子コンピューティングの活用を拡大していく」と語った。
* この記事はAIによって翻訳されました。
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