memQは、モジュール式のネットワーク化された量子処理ユニット(QPU)向けに設計された、NVIDIA CUDA-Qプラットフォーム上に構築されたソフトウェアフレームワークである拡張可能分散量子コンパイラ(xDQC)のロードマップを発表した。このオーケストレーション層は、QPU間のリンクを量子回路内の第一級コンポーネントとして扱うことで、量子コンピューティングをモノリシックアーキテクチャから分散クラスタへと移行させる。xDQCは、量子ビットのモダリティ、ハードウェアの可用性、および全対全、グリッド、リング、ハブ構成などの特定のネットワークトポロジーに基づいて、複数のノード間でワークロードをインテリジェントにルーティングおよび分割する。
このフレームワークは、ハードウェア認識型ノイズモデルを利用して分散量子プロセッサの「デジタルツイン」を生成し、物理的な展開前にハードウェアとアーキテクチャの共同設計を可能にする。NVIDIAのGPU加速型tensornet-MPS(行列積状態)および状態ベクトルシミュレーションバックエンドを統合することで、xDQCは標準的なCPUベースのシミュレータの容量を超える大規模な分割回路を検証できる。ベンチマークには192量子ビットのGHZ回路と30量子ビットの量子ボリューム(QV)回路が含まれ、コンパイラは高度に相互作用する量子ビットを隣接または直接接続されたノードに動的に配置することで、疎なトポロジーにおけるe-bit(エンタングルペア)の消費を削減した。
技術的には、xDQCは回路を順次レイヤーに分割し、相互作用グラフを構築することで、ゲートテレポーテーションやノイズの多いスワップ操作などの高コストなリモート操作を最小化する機能を持つ。異種アーキテクチャをサポートし、単一ネットワーク内で複数のベンダーからの異なる量子ビットモダリティとハードウェアの統合を可能にする。シミュレーションパイプラインは、モンテカルロノイズ軌跡サンプリングを使用してローカルおよびリモート操作エラーを回路レベルの性能にマッピングし、特に量子リンクにおけるダークカウントノイズ確率に対するヘリンガーフィデリティを評価する。
xDQCは、チップスケールの量子ネットワークインターフェースコントローラ(QNIC)、量子メモリモジュール(QMM)、量子制御システム(QCS)を含むmemQのxQNAハードウェアポートフォリオを補完するよう設計されている。今後の開発段階では、NVIDIA NVQLinkを活用した量子ネットワークオーケストレーション層を組み込み、QPU間操作の低レイテンシで動的なスケジューリングを促進する予定である。この統合は、QPUと古典的なHPC環境間の接続を橋渡しし、将来のスーパーコンピューティングアプリケーションに必要な規模での量子ワークロードの実行をサポートすることを目指している。
xDQCのプレビューは2026年前半に予定されており、完全なオープンソースリリースは2026年6月に予定されている。このオープンエコシステムアプローチは、2035年までに150億ドルの市場価値に達すると予測される「量子インターネット」サブセクターにおけるコミュニティ主導のイノベーションを促進することを意図している。分散コンパイルとシミュレーションのための拡張可能なプラットフォームを提供することで、memQは都市圏および広域インフラストラクチャ全体にわたる実用規模のエラー訂正量子ネットワークの標準化されたベンチマークを確立することを目指している。
xDQCアーキテクチャとCUDA-Qシミュレーションパイプラインに関する詳細な技術情報については、memQの公式発表および技術ブログを参照のこと。
2026年3月16日
