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表参照アーキテクチャを発表し、量子コンピューティングを最新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示した。

量子コンピュータは、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前進しており、化学や材料科学といった分野で、すでに意味のある結果をもたらし始めている新しいハイブリッドアルゴリズムが登場している。

しかし、大規模な難題の科学的問題に取り組む能力は、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ことによって依然として制約されており、そのためには量子システムと古典システムの間で、手動のデータ移動と連携が必要になる。

この課題に対処するため、IBMは、量子プロセッサ（QPUs）をオンプレミスのシステム、研究拠点、クラウド基盤全体でGPUやCPUと統合する、量子中心のスーパーコンピューティングのブループリントを提案している。これにより、個々のシステムでは到達できない問題に取り組むために、異なる計算技術が互いに連携して働けるようになる。

このアーキテクチャは、量子ハードウェアとCPUおよびGPUクラスター、高速ネットワーク、共有ストレージなどの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合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とアルゴリズム開発を支える。

IBMの科学者たちは、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）環境の中で加速器としてQPUsを統合し、その次に、システムの複雑さをユーザーから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。そして最終的には、エンドツーエンドのワークフロー向けに設計された、完全に共同最適化された量子—古典システムを作り上げる。

この土台により、IBMは量子計算と古典計算の両方にまたがる協調された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、開発者や科学者は馴染みのある開発ツールを通じて量子機能にアクセスできる。これによって、量子コンピューティングの応用を、化学、材料科学、最適化のような分野へと拡張することができる。

「今日の量子プロセッサは、科学的問題の最も難しい部分に取り組み始めています——化学において量子力学により支配される領域です」と、IBM ResearchのディレクターでありIBM FellowのJay Gambetta氏は述べた。

「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連携して、これまで到達できなかった問題を解決します。IBMは、この未来の計算を今日現実のものとする技術とシステムを構築しています」と同氏は語った。

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