12月4日にニューヨークで開催されたIBM Quantum Summitで、新しい量子プロセッサ、モジュール型量子コンピュータなどが発表されました。このハードウェアは、科学研究のための大規模量子コンピューティングに向けたIBMの取り組みの一環です。
さらに、IBM は、量子回路用のオープンソース プログラミング ソフトウェア開発キットの安定リリースである Qiskit 1.0 を発表しました。
量子コンピューティングは、多くの場合、実験的な研究や学術分野で利用されていますが、材料工学や製薬分野における新しい化学結合の創出など、従来のコンピューティングでは複雑すぎる数学的問題を解く必要がある企業にも活用できます。量子鍵配送と量子暗号は、サイバーセキュリティにも活用できます。
ジャンプ先:
- 研究者は新しいIBM Quantum Heronプロセッサーにアクセスできるようになりました
- IBM Quantum System Twoのモジュラーシステムは、従来のコンピューティングと量子コンピューティングを組み合わせたものです。
- Qiskit 量子 SDK が安定リリース 1.0 に到達
- IBM、量子開発のロードマップを拡大
研究者は新しいIBM Quantum Heronプロセッサーにアクセスできるようになりました
IBM Quantum Heron（図A）は、現在クラウド経由で利用可能な133量子ビットの量子プロセッサです。これは、2021年に発表され、同社の後継となる量子プロセッサの基礎となる3Dパッケージング技術を確立したIBM Quantum Eagleの後継機です。
図A
「基本的にHeronはEagleとよく似ています。量子ビットの種類、製造工程、パッケージング技術も同じです。つまり、Eagleの大部分はそのまま引き継がれています。変更されたのは、オンチップ回路と制御の一部です」と、IBM QuantumのCTO、オリバー・ダイアル氏はTechRepublicへのメールで述べています。「Eagleの重要なブレークスルーの一つは、量子ビットを単一平面上に配置した多層配線の開発です。これにより、信号ルーティングとデバイスレイアウトの柔軟性が向上しました。」
IBM Quantum Heron には、量子ビット製造とラミネート サイズの進歩が組み込まれており、IBM Quantum Eagle と比較してエラー削減が 5 倍向上しています。
「量子コンピュータが科学の新たな領域を探求するためのツールとして利用される時代が確実に到来しています」とIBMの上級副社長兼研究ディレクターのダリオ・ギル氏はプレスリリースで述べた。
具体的には、IBMの量子プロセッサは、化学、物理学、材料問題のシミュレーションに科学分野で利用されています。長期的な目標は、これらの実験をIBMが「実用規模」と呼ぶ規模、つまり実用的で広範な問題の解決にまで拡大することです。
「ここで言う『ユーティリティスケール』とは、100量子ビット以上のプロセッサのことで、これによりユーザーは従来型コンピュータではシミュレーションできないほど大規模な計算を実行できるようになります」とダイアル氏は述べた。「このスケールとエラー軽減技術の組み合わせこそが、ユーザーが量子コンピュータから真の価値を引き出すことを可能にするのです。これが『ユーティリティ』です。ユーティリティスケールを実現した今、量子コンピューティングを科学的なツールとして利用する人々が現れ始めています。」
「ユーザーは量子コンピューティングを実行するために量子コンピューティングを使用していると言いたい」とガンベッタ氏は12月4日のブログ投稿に書いた。
この実用規模の定義が正確かどうかについては、懐疑的な意見もある。量子コンピューティング企業D-Waveの社長兼CEOであるアラン・バラッツ氏は、実用規模の主張を「マーケティングのキャッチフレーズ」と呼んだ。
「今年初めの研究者からの批判を受けて、IBMは2023年を通してこの定義を進化させざるを得ませんでした」とバラッツ氏はTechRepublicへのメールで述べた。「…有用性は有用性を意味します。しかし、量子コンピューティングベンダーはIBMでさえ、大規模に動作するエラー訂正ゲートモデルシステムを持っていないことから、IBMのシステムの有用性は実証されていないのです。」
視聴: TechRepublic のビデオで量子コンピューティングの神話と現実を探る
以下の機関は IBM と協力して、大規模量子コンピューティングを探求する研究を行っています。
- 東京大学。
- アルゴンヌ国立研究所。
- イケルバスク財団。
- ケドマ。
- アルゴリズムミック。
- ワシントン大学。
- ケルン大学。
- ハーバード大学。
- カリフォルニア大学バークレー校。
- Q + Ctrl キー。
IBM Quantum System Twoのモジュラーシステムは、従来のコンピューティングと量子コンピューティングを組み合わせたものです。
IBM Quantum System Two（図B）は、IBMの現在の量子コンピューティング・システム・アーキテクチャを支えるシステムです。IBM Quantum System Twoは、従来型コンピューティングと量子コンピューティングを組み合わせ、両者を統合するためのミドルウェア層を間に挟んでいます。スケーラブルな極低温インフラストラクチャは、モジュール式の量子ビット制御エレクトロニクスを備えた従来型ランタイムサーバーと連携して動作します。
IBMによると、IBM Quantum System Twoは、実用規模の問題向けに構築された初のモジュール型量子コンピュータであるという点で注目に値する。IBMは、このシステムには時間の経過とともにアップグレードが可能になると見込んでおり、2033年までに単一の量子回路で10億回の演算を実行できることを目標としている。これは、多岐にわたる科学研究や今後のビジネスオペレーションにとって、驚異的な量のスーパーコンピューティングリソースとなる。
図B
現在、IBM Quantum System Twoは3基のIBM Quantum Heronプロセッサーを搭載しており、ニューヨーク州ヨークタウン・ハイツのIBM施設で最近稼働を開始しました。
Qiskit 量子 SDK が安定リリース 1.0 に到達
IBMの量子コンピューティング・ソフトウェア開発キット（Qiskit）の安定版リリースであるQiskit 1.0は、2024年2月に提供開始予定です。（IBMは2017年にQiskitを初めて提供しました。）Qiskit 1.0は、IBMのプログラミング・テンプレートであるPatternsのアイデアに基づいて構築されており、古典的な入力を量子問題に変換することで量子コンピューティングをより利用しやすくします。Patternsは、IBMのQuantum Serverlessコンピューティング・インフラストラクチャ上で実行されるように設計されています。
Qiskitにおける量子コードプログラミングのための生成AIは、IBMのエンタープライズAIプラットフォームWatsonxを通じて利用可能になります。IBMは、QiskitとIBM Quantum Platformの操作を支援する生成AIアシスタントボット「Qiskit Code Assistant」を発表しました。Qiskit Code Assistantは、IBM Quantum Platformのプレミアム加入者向けに、2024年初頭にアルファ版がリリースされる予定です。
「生成AIと量子コンピューティングはどちらも変曲点に達しており、Watsonxの信頼できる基盤モデルフレームワークを使用して、実用規模の探査のための量子アルゴリズムの構築を簡素化する機会が生まれています」とIBMの副社長兼IBMフェローであるジェイ・ガンベッタ氏はプレスリリースで述べた。
さらに、IBM は次のことを発表しました。
- Qiskit の新しいトランスパイラサービス
- Qiskit Premium ユーザー向けの AI Transpiler パス
- バッチ実行モード、コンテキスト マネージャー。
IBM、量子開発のロードマップを拡大
IBMは、量子コンピューティング開発に向けた取り組みを具体化する拡張ロードマップを発表しました。IBM Quantum System Twoは、IBMの次期量子プロセッサーの基盤となる計画の一部です。
ロードマップによると、2023年はIBMが生成AIを追加し、量子サーバーレスと実行モードによって量子処理を5倍高速化する年でした。IBMは2024年に量子回路の品質と速度の向上に注力し、パラメトリック回路を用いて5,000個の量子論理ゲートを実現する予定です。（量子論理ゲートは量子コンピューティングの構成要素であり、従来のビットではなく量子ビットで動作します。）IBM Quantum Heronとリソース管理は2024年の予定に含まれています。
