Microsoft、量子と古典コンピューティングの統合を容易にする「Azure Quantum 統合ハイブリッド」機能をリリース

Microsoftは、世界で最も困難な問題を解決するには、最終的にスーパーコンピュータ、人工知能、量子コンピューティングを組み合わせる必要があると考えている。

今後人類が直面する困難な問題の解決には、少なくとも100万個の安定した量子ビットが必要だと推定されるが、このようなマシンを制御し、安定性を保つために必要なエラー訂正アルゴリズムを処理するには、クラウドでしか利用できない大規模な古典的計算能力が必要になると、Microsoftの量子開発プログラムを率いるマイクロソフトのKrysta Svore氏は考えている。Microsoftは、必要な耐障害性を実現するためには、量子コンピュータをペタスケールの計算プラットフォームと統合し、量子コンピュータと古典コンピュータの間を移動する毎秒10～100テラビットのデータを管理する必要があると推定しているようだ。そして同社は、ラスベガスで開催された米国物理学会3月大会で、これを実現するために行ってきた作業の一部を披露し、Azure Quantumの「統合ハイブリッド」機能と呼ぶものを発表した。

「この新機能は、量子計算と古典計算をクラウド上でシームレスに統合するもので、業界初の試みであり、量子スケールへの道において重要な前進となります。研究者は、Azure Quantumの量子マシンの1つであるQuantinuum上で動作する、古典と量子のコードを混ぜたハイブリッド量子アプリケーションの開発を開始することができるようになりました」と、Svore氏は述べている。

これは、古典計算と量子計算を一緒にするためのステップであると同時に、新しいエラー訂正プロトコルを可能にするものでもあると彼女は主張する。

「マシンが耐障害性を備えるためには、地球上のすべての砂粒のうち、数粒の砂粒にしか欠陥がないことになります。このようなスケールは、明らかにクラウドによってのみ実現されるものであり、Azureは、スケールの大きな量子を世界にもたらすというMicrosoftの戦略において、重要な実現要因であり差別化要因でもあります」と、大量の古典計算機能の必要性を概説している。

Microsoftは、耐障害性を備えた量子スーパーコンピュータが実現するのはまだ先のことだが、開発者は既存のワークロードを高速化するために量子アルゴリズムを利用する方法を考え始める必要があると主張している。そして今週、自社の故障を許容することで知られるクラウドプロバイダーが、そのためのAzure Quantumプラットフォームを一般に公開したのだ。

しかし、開発者が量子アルゴリズムを使って従来の計算を高速化することを目指す他のプログラムとは異なり、Microsoftは、エミュレートやシミュレーション環境ではなく、実際のハードウェアでそれを行うようだ。Microsoftは、Quantinuum、IonQ、Quantum Circuits、Rigetti、Pasqal、1Qloud、東芝など、さまざまな技術を持つ量子コンピューターベンダーと提携している。

Svore氏はまずは開発者はQuantinuumのシステムを使用して、たとえば、従来のコンピューターを量子コンピュータから返されるデータに反応させることができるようになると述べている。Microsoftのハイブリッド量子プログラムが他のベンダーのシステムもサポートしているかどうかは明らかではない。

しかし、このプログラムは一般に公開されているとはいえ、本番用のワークロードを対象としているわけではない。Microsoftはまだ初期段階にあり、研究者や科学者（おそらくかなり高額な予算を持つ人々）が実行する探索的なアプリケーションをターゲットにしている。

クラウドホスティングの量子ハードウェアは、決して安いものではない。Quantinuumを例にとると、標準的なプランで月額125,000ドル、さらに従来のコンピュートサイドのAzureインフラストラクチャのコストがかかる。

しかし、量子システムと従来のシリコンやペタフロップスの大鉄の組み合わせは、決して新しい概念ではありません。

いくつかの企業や研究グループが、同様のアーキテクチャを用いている。IBMは、何年も前からクラウドベースの量子ビットを配布しており、最近433量子ビットのOspreyシステムを稼働させている。

一方、昨年末、フィンランドの政府系研究機関VTTの科学者たちは、ヨーロッパで最も強力なスーパーコンピューターに小さな量子コンピューター（Helmiと命名）を接続した。

このプロジェクトの目標は、HPCワークロードの高速化と量子アルゴリズムおよびソフトウェアの開発スピードアップのために、量子コンピューティングの利用を検討することだ。また、Microsoftと同様に、VTTは、ハイブリッド量子システムがHPCシミュレーションの高性能化を実現する上で極めて重要な役割を果たすと考えている。

富士通は、ArmベースのA64FXプロセッサで動作する模擬量子ビットを使用しながら、同様のハイブリッド量子アーキテクチャを研究している。

そして今月初め、Intelは独自の量子ソフトウェア開発キットを展開した。富士通と同様、Intelも従来のハードウェア上で動作する模擬量子ビットを用いて、将来の量子システム向けの量子アルゴリズムの開発をより身近なものにしている。

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