ヨーロッパ最速のスーパーコンピュータが量子コンピュータと接続される

ヨーロッパ最速のスーパーコンピューター「LUMI」が、フィンランド初の量子コンピューター「HELMI」と接続された。HELMIは、2021年から運用されている5量子ビットのシステムだ。これにより、フィンランドはヨーロッパで初めてスパコンと量子コンピュータのハイブリッドシステムを構築した国となり、世界でも数少ない国のひとつとなっている。

LUMIは2021年に運用を開始しており、最新の世界最速スパコンランキングTop500で3位、309ペタフロップスを実行できるスーパーコンピュータだ。

プレスリリースの中で、フィンランドVTT技術研究センターは、フィンランド量子コンピューティング基盤の枠組みの中で、CSCおよびアールト大学と協力し、コンピュータ間の接続を行ったと述べている。

量子コンピュータは、特定のタスクにおいては非常に強力だが、まだ従来の古典的なコンピュータを完全に置き換える物にはなり得ない。

ComputerWeekly.comによると、量子コンピュータを取り巻くエコシステムは、量子コンピュータをプログラムし、プログラムを実行し、出力を読み取るための適切なツール群を提供するほど成熟していないという。もしこのようなシステムができれば、ハイブリッドコンピューティングのプロジェクトが可能になり、「必要な量子アルゴリズムやソフトウェアの開発が後押しされる」ことになる。この技術が実世界のユースケースを解決する可能性は、すぐに出てくるだろう。

スーパーコンピューターによって量子コンピューティングを補強する

VTTの量子アルゴリズムチームのリーダーであるVille Kotovirta氏は、「我々は、量子コンピューティングでスーパーコンピューティングを補強することを目指しています」と述べている。

「例えば、電子構造の問題など、古典的な計算にとって最も困難な問題は、将来的には量子コンピュータでより効率的に解決できるようになることが期待されます。一方、スーパーコンピューターは、量子アルゴリズムの最適化に役立つ可能性があり、測定データを後処理して計算の誤差を軽減することができます。量子コンピュータの規模が大きくなればなるほど、こうした最適化問題は難しくなり、スーパーコンピュータの恩恵を受けられるようになるでしょう」とKotovirta氏は語っている。

将来、量子コンピュータは、スーパーコンピュータが何年も、何千年もかけて解くような問題を瞬時に解き明かす事が出来る可能性がある。これらの問題には、例えば製薬、化学、電池産業における新製品や新素材の開発が含まれる。

スーパーコンピュータと量子コンピュータの接続とは？

この接続は、エンドポイント間の安全なHTTPSプロトコルに依存している、とKotovirta氏は言う。「ユーザーは、LUMI側でハイブリッドアルゴリズムを開発し、そのジョブをLUMIのキューイングシステムに送信して実行します。量子ジョブはHTTPSで安全にHELMIに転送され、HELMIのバックエンドがハードウェア電子機器を制御して、実際の量子計算を行います」とKotovirta氏は述べている。

その後、結果は呼び出しを行ったプログラムのLUMI側に返される。「このプログラムは、その結果を、すでに実行した古典的な計算と組み合わせることができます。そして、次の反復計算を開始したり、結果をユーザーに表示したりするのです」とKotovirta氏は言う。

実生活への活用

統合された計算能力によって、より速く、より正確な機械学習アプリケーションが生まれ、新しい分子構造を生成し、新材料の設計プロセスを加速させることができる。

短期天気予報など、計算機による予測に高い精度や品質が求められる分野でメリットが期待できるとのことだ。

「これは、人工衛星からの地球観測データのリアルタイム解析にもつながっています。長期的には、例えば森林火災の発生を未然に防ぐために、高品質な画像処理を行うことができます。金融の分野では、アルゴリズム取引の精度が高まれば、当然ながら即座に報酬が得られます」とプレスリリースでは述べられている。

LUMIは、学術的な試験運用の後、より多くの人々にこの接続を開放することを目的としているとのことだ。この接続により、量子コンピュータの可能性と新技術を効率的に活用するための実用的なノウハウについて、貴重な知見を得ることができるだろう。