IBMは火曜日、新たなモジュール型アーキテクチャとネットワークを導入し、大規模で実用的な量子コンピューティングを実現するためのロードマップを拡大すると発表した。同社は年次カンファレンス「Think」で、これによりIBMの量子システムは最大数十万量子ビットに達すると説明した。
実用的な量子コンピューティングに必要な速度と品質を備えた量子ビットを実現するために、同社は「ワークロードを効率的に分散し、インフラストラクチャの課題を抽象化するための、ますますインテリジェントなソフトウェアレイヤー」と特徴づけているものによって量子ビットが調整される予定だ。
IBM によれば、実用的な量子コンピューティングの実現は、堅牢でスケーラブルな量子ハードウェア、アクセス可能で強力な量子プログラムを編成して有効化する最先端の量子ソフトウェア、そして量子対応の組織とコミュニティの広範なグローバル エコシステムという 3 つの柱に依存します。
同社は2020年に初めて量子ロードマップを発表した。その第一歩は「Eagle」だった。これは、従来のコンピュータでは正確にシミュレートできない量子回路を備えた127量子ビットのプロセッサで、そのアーキテクチャはより多くの量子ビットを備えたプロセッサの基礎を築いた。
IBMは、Qiskit Runtimeソフトウェア・プラットフォームを通じて提供される量子ランタイムにおいて、120倍の高速化を実現しました。IBMは今年後半に、433量子ビット・プロセッサ「Osprey」の発表を予定していると述べています。
IBMは2023年、Qiskitランタイムとクラウド上に構築されたワークフローを活用し、摩擦のない開発体験を構築するという目標をさらに推進し、量子ソフトウェアのコアスタックにサーバーレスアプローチを導入します。同社は、開発者に高度なシンプルさと柔軟性を提供することが目標であると述べています。
ハードウェアの面では、IBMは、1,000以上の量子ビットを備えた初の汎用量子プロセッサと同社が宣伝するCondorを発表する。
参照: 人工知能倫理ポリシー (TechRepublic Premium)
モジュール型量子コンピューティングの展開
IBM は、量子プロセッサのスケーラビリティに関して 3 つの領域を目標としています。
1つ目は、複数のプロセッサ間で古典的な通信と並列演算を行う機能を構築することです。これにより、従来の計算リソースとサイズを拡張できる量子プロセッサを組み合わせることで、エラー軽減技術の向上やインテリジェントなワークロードオーケストレーションなど、実用的な量子システムに必要な幅広い技術への道が開かれます。
スケーラブルなアーキテクチャを実現するための次のステップは、短距離のチップレベルカプラを導入することです。これらのカプラは複数のチップを密接に接続することで、実質的に単一の大規模プロセッサを形成し、スケーリングの鍵となる基本的なモジュール性を実現します。
真のスケーラビリティを実現するための3つ目の要素は、量子プロセッサ間に量子通信リンクを提供することです。IBMは、クラスターを相互に接続してより大規模な量子システムを構築するための量子通信リンクを提案しています。
これら 3 つのスケーラビリティ技術はすべて組み合わせられ、IBM の 2025 年の目標である、モジュール式にスケールされたプロセッサの複数のクラスターで構築された 4,000 以上の量子ビット プロセッサが達成されます。
量子中心のスーパーコンピューティングの基盤を構築する
IBMはハードウェアのアップデートと並行して、エラー抑制と軽減の改善に向けたソフトウェアのマイルストーン達成を目指しています。これらの技術により、量子ソフトウェアはユーザーのアプリケーションへのノイズの影響を最小限に抑える能力が向上し、将来のエラー訂正量子システムへの道が開かれています。
IBMは今年初め、インフラ要件を最小限に抑え、開発者がより容易に大規模な量子プログラムにアクセス・構築できるように設計された、すぐに使えるプリミティブプログラムを発表しました。2023年には、これらのプリミティブプログラムを拡張し、開発者が並列化された量子プロセッサ上で実行できるようにすることで、ユーザーのアプリケーションを高速化する予定です。
「量子サーバーレス運用とハードウェア、ソフトウェア、理論の進歩により、私たちは量子中心のスーパーコンピュータの時代を切り開き、パートナーや顧客に大規模で強力な計算空間を提供するでしょう」とIBMのシニアバイスプレジデント兼リサーチディレクターのダリオ・ギル氏は声明で述べた。
同社は、この技術により2023年に量子サーバーレスをコアソフトウェアスタックに導入し、開発者が柔軟な量子リソースと従来型リソースを容易に利用できるようになると述べています。また、量子サーバーレスは、IBMのソフトウェアスタック内のコア機能の基盤となり、弾力性のある従来型リソースと量子リソースをインテリジェントにトレードオフ・切り替えし、量子中心のスーパーコンピューティングの基盤を形成すると同社は述べています。
新しいシステムは、IBM Quantum System Two内で動作するように設計されます。IBMによると、Quantum System Twoは複数の量子プロセッサを連携させるために必要なインフラストラクチャを提供するとのことです。Quantum System Twoのプロトタイプは2023年に完成する予定です。
