NVIDIA、104量子ビットの誤り耐性量子計算を模擬、ノイズも再現

NVIDIAは、誤りが生じる条件でも計算する「誤り耐性量子計算」の大規模な模擬実験を発表した。発表日は資料に記載されていない。

何を模擬したのか

実験に使ったのは、独ユーリッヒ・スーパーコンピューティング・センターのJUPITERだ。NVIDIAによると、104量子ビットの誤り耐性量子プロセッサーを模擬した。量子ビットは、量子計算で情報を扱う単位を指す。

今回の発表は、量子機器そのものを製造したという話ではない。その動きを別のコンピューター上で再現し、調べたものだ。同社は、実機で生じるようなノイズも含めたと説明する。誤り耐性量子プロセッサーの包括的な模擬として、過去最大規模だとしている。

模擬実験には、並列に計算を処理する半導体であるGPUを8,192基使った。同社によると、模擬に必要なメモリーは量子ビット数に対して指数関数的に増え得る。扱う単位が増すと、必要な記憶容量が急激に膨らむ場合があるということだ。

かんたんに言うと、雑音込みの設計試験

たとえるなら、機器の設計図を確かめる際に、理想どおりの動きだけでなく、作動中の乱れも再現する試験だ。

NVIDIAの説明では、量子ビットを制御する際の相互作用が、誤りを生むノイズを招く。そのノイズがある中でも計算する仕組みが、誤り耐性量子計算である。

同社によると、この計算には「マジック状態」という量子ビットの特定の配置が必要だ。計算中に消費されるため、繰り返し生成しなければならない。たとえるなら、作業を続けるために補充する材料に当たる。

実験では、その状態を生成する「cultivation」という手法を検証した。同社は、従来手法より必要な物理量子ビットを90%減らせるとしている。物理量子ビットとは、機器で実際に使う量子ビットのことだ。

日本では

日本との関わりは発表には書かれていない。今回は研究上の模擬実験の発表であり、日本向けの製品やサービスの提供を示す内容ではない。

まとめ

NVIDIAは、模擬実験によって製造前の量子機器の設計を評価・改善できるとしている。同社は、創薬、金融モデリング、材料科学で役立つ量子計算への進展につながるとする。

今回の成果は、そうした用途が実現したという発表ではない。ノイズを含めて設計を確かめる手段として、量子機器の改善に役立つ可能性がある。