Nvidia、HPC と AI 向けの量子古典的なブリッジングである QODA を発表

Nvidiaは本日、量子アプリケーションと従来型アプリケーションのギャップを埋めることを目指す新たなコンピューティングプラットフォーム、Quantum Optimized Device Architecture（QODA）を発表しました。QODAは、Nvidiaの従来のプロプライエタリな姿勢を転換し、量子コンピューティングと、私たちが日常的に扱うのと変わらない従来型システムとの統合に向けたオープンなアプローチを採用しています。

NVIDIAのQODAは、コンピューティングサイエンティストがアプリケーション開発やワークロード加速技術において量子コンピューティング（QC）の強みをより容易に活用できるようにすることを目的としています。QCは、従来のビットにおける0と1の値を廃止し、量子ビットに置き換えます。量子ビットは、現在主流になりつつある単位で、実際には両方の状態を同時に表現できるため、これまで解決不可能だった問題を大幅に高速化できます。

Nvidia QODA プレスデッキ — 現在の量子コンピューティング分野は、まさに異なる、そしてほとんど互換性のないソリューションの寄せ集めです。（画像提供：Nvidia）

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NVIDIAは、QODAを全てを結びつける接着剤となるものと想定しています。ソフトウェアブリッジとして機能するNVIDIAのQODAは、開発者が量子ジョブをGPUで実行するか量子プロセッサで実行するかを選択できるようにします。両者を区別するのは、単純な関数呼び出しだけです。

量子コンピュータとそのハードウェアCPUである量子処理ユニット（QPU）は、原子レベルのプロセスをシミュレーションするのに最適です。これにより、化学と材料科学における根本的な進歩が可能になり、より効率的なバッテリーからより効果的な医薬品まで、あらゆる分野でドミノ効果をもたらす可能性があります。

別の実験では、ケルン近郊のユーリッヒ・スーパーコンピューティング・センターの研究者らが量子機械学習を使用して、タンパク質がDNA鎖に結合する様子をシミュレートし、フランスのリヨンの衛星画像を分類した。

巡回セールスマン問題、配送、乗客のピックアップ、さらには航空経路といった、物流における厄介な問題も、量子コンピューティングによって最大限の効率性で解決されつつあります。UPSの「左折禁止」ナビゲーションシステムのような物流ソリューションの時代は、もはや過去のものとなるでしょう。

ユーリッヒ空港に最近設置された量子コンピュータを使った実験では、約500便の航空便の経路を最も効率的に決定する方法が示され、人々の生活に直接影響を与えるこの技術の可能性が実証されました。人生は短いのに、なぜ飛行機の遅延で時間を無駄にするのでしょうか？

統合システムからスケーラブルな個別QPUSまで、既に複数の量子コンピュータが利用可能となっているものの、商業的に重要な課題に対応できる速度、信頼性、導入・利用の容易さを実現したものはまだありません。しかし、研究者たちはハイブリッド化という前進への道を見出しています。

「長年にわたり、実用的な量子コンピューティングを実現する唯一の方法はハイブリッドシステムであるというビジョンを抱いてきました。今日の従来のHPCシステムと組み合わせることで、量子コンピュータは両方の長所を兼ね備えたものになるでしょう」と、ケルン近郊のユーリッヒ・スーパーコンピューティング・センターで量子プログラムを率いるクリステル・ミヒエルセン氏は述べています。「今日の従来のコンピュータは消費電力が膨大で、一部の問題を解決できないため、それだけでは対応できません」と彼女は続けます。「しかし、消費電力がそれほど大きくない量子コンピュータと組み合わせることで、最も複雑な問題のいくつかを解決できる可能性があると考えています。」

HPC および AI の専門家は、使い慣れた従来の環境で Nvidia の QODA を活用し、量子コンピューティングの特徴である確率ベースのアプローチを簡単に活用できるようになります。

「古典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ハイブリッドソリューションによって、近い将来、科学的なブレークスルーが起こる可能性があります」と、 NVIDIAのHPCおよび量子コンピューティング製品担当ディレクター、ティム・コスタ氏は述べています。「QODAは、開発者に強力で生産性の高いプログラミングモデルを提供することで、量子コンピューティングに革命をもたらすでしょう。」NVIDIAのQODAは、NVIDIA独自のGDX SuperPodシステムやGPUベースのアクセラレータで実際にシミュレーションされている今日の量子プロセッサだけでなく、将来の量子プロセッサへのアクセスも可能にします。QODAは、NVIDIAの顧客が個別の量子回路を開発し、実際の導入前にその性能と特性をシミュレーションできるようにする、高度に専門化されたソフトウェアアプリケーションであるcuQuantumにおけるNVIDIAの成果を活用しています。

QODA を使用すると、開発者は GPU アクセラレーションスーパーコンピューター上で NVIDIA cuQuantum でシミュレートされた完全な量子アプリケーションを構築できるようになり、これまで閉ざされていた扉が開かれます。

QODA発表の締めくくりとして、NVIDIAは東京で開催されたQ2Bカンファレンスにおいて、今日の主要量子ハードウェアプロバイダーであるIQM Quantum Computers、Pasqal、Quantinuum、Quantum Brilliance（ダイヤモンドベース量子ビット）、そして優れたBorealis QPUを提供するXanaduとのQODA提携を発表しました。量子ソフトウェアプロバイダーのQC WareとZapata ComputingもNVIDIAと提携しており、スーパーコンピューティングセンターであるForschungszentrum Jülich、ローレンス・バークレー国立研究所、オークリッジ国立研究所もNVIDIAのソリューションに積極的に取り組んでいます。

これは、NVIDIAのアプローチがこれらのアプローチ、あるいはそれに類するアプローチの唯一のプラットフォームになるという意味ではありません。しかし、同社のソリューションが量子コンピューティングというパズルの新たなピースとなるという自信を示すものです。そして、それは実に素晴らしいパズルです。