IBMは業界初の量子中心のスーパーコンピューティングアーキテクチャを発表

IBMは、量子中心のスーパーコンピューティングに関する最初の公開リファレンスアーキテクチャを発表し、量子コンピューティングを現代のスーパーコンピューティング環境にどのように統合できるかを概説した。

量子コンピューターは、複雑な量子システムの有用なシミュレーションに向けて進歩しており、創発しているハイブリッドアルゴリズムは、化学や材料科学などの分野ですでに意味のある成果をもたらしている。

しかし、量子コンピューティングが古典的なスーパーコンピューティング基盤から切り離されているため、大規模な難題（グランドチャレンジ）級の科学問題に取り組む能力は依然として制限されており、古典と量子のシステム間では手動によるデータ移動と調整が必要となる。

この課題に対処するため、IBMはオンプレミスのシステム、研究センター、クラウドプラットフォームにわたって、量子プロセッサ（QPUs）をGPUとCPUと統合する「量子中心のスーパーコンピューティング」構想を提案する。これにより、異なる計算技術が個々のシステムでは到達できない課題に対して連携して取り組めるようになる。

このアーキテクチャは、量子ハードウェアとCPUおよびGPUクラスタ、高速ネットワーキング、共有ストレージといった古典的なリソースを組み合わせることで、量子技術と古典技術を統一された計算環境に取り込む。これにより、集中的なワークロードやアルゴリズム開発を支える。

IBMの研究者は、このモデルに向けた3段階のロードマップを示している。まず、既存のハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）環境内で加速器としてQPUsを統合し、次に、ユーザーからシステムの複雑さを抽象化するミドルウェア対応の異種プラットフォームを開発する。そして最終的に、エンドツーエンドのワークフローを想定して設計された、完全に共同最適化された量子-古典システムを構築する。

この土台により、IBMは量子計算と古典計算の双方にまたがる連携ワークフローを可能にする。

統合されたオーケストレーションと、Qiskitを含むオープンなソフトウェアフレームワークにより、開発者や研究者はおなじみの開発ツールを通じて量子機能にアクセスでき、量子コンピューティングの応用を化学、材料科学、最適化といった分野へ広げることに役立つ。

「今日の量子プロセッサは、化学において量子力学に支配されるような、科学問題の最も難しい部分に取り組み始めています」と、IBMリサーチのディレクターでありIBMフェローのJay Gambettaは述べた。

「未来は量子中心のスーパーコンピューティングにあります。そこでは量子プロセッサが古典のハイパフォーマンス・コンピューティングと協働して、これまで到達できなかった課題を解決します。IBMは、この未来の計算を現実のものにする技術とシステムを今日構築しています」と、同氏は述べた。

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