室温下でのダイヤモンド量子コンピューティングのリーダーであるQuantum BrillianceとPawsey スーパーコンピューティング研究センターは、GPU、CPU、および量子処理ユニット（QPU）を統合したハイブリッド量子古典的ワークフローを開発しました。NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchipsを搭載したこのワークフローは、仮想および物理的な量子コンピュータ間のシームレスな通信を可能にし、高性能コンピューティング（HPC）環境との統合を簡素化します。この画期的な成果は、電波天文学、AI、バイオインフォマティクスなどの実世界の量子コンピューティング応用への実用的な道筋を示しています。
このワークフローは、数十量子ビットを持つ物理的な量子プロセッサの動作をエミュレートするQuantum Brillianceの仮想量子処理ユニット（vQPU）を活用しています。vQPUとNVIDIAのアクセラレーテッドコンピューティングを組み合わせることで、現実的なノイズモデリングを備えた拡張性の高い高性能量子シミュレーションが可能になります。このハードウェアに依存しないアプローチにより、研究者は実世界の量子ハードウェアの制約を模倣する条件下で量子アルゴリズムをテストでき、量子強化ソリューションの探求を加速することができます。
この協力関係により、オーストラリアは量子コンピューティングとスーパーコンピューティングの融合の最前線に位置づけられ、国家インフラストラクチャと量子技術のリーダーシップを強化しています。次のフェーズでは、物理的な量子コンピュータを使用してPawseyのSetonixスーパーコンピュータ上にワークフローを展開し、量子コンピューティングと古典的コンピューティングリソースの統合をさらに進めていきます。
背景
ハイブリッド量子古典計算ワークフローとは、従来の古典的なコンピュータ（CPUやGPU）と量子コンピュータ（QPU）を連携させて処理を行う仕組みです。これにより、量子コンピュータの得意とする計算と、古典コンピュータの得意とする制御やデータ処理を組み合わせ、より複雑な問題を効率的に解くことが可能になります。
量子処理ユニット（QPU）は、量子ビットを用いて情報を処理する専用プロセッサです。一方、仮想量子処理ユニット（vQPU）は、実際の物理的な量子プロセッサの動作をソフトウェア上でシミュレートするものです。これにより、物理的な量子ハードウェアの制約やノイズの影響を模擬した状態で、量子アルゴリズムのテストや検証を行うことができます。
高性能コンピューティング（HPC）環境は、大規模な計算タスクを高速に処理するためのスーパーコンピュータなどのシステムです。今回のワークフローでは、NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchipsといった高性能なアクセラレーテッドコンピューティング資源と統合されることで、量子シミュレーションの拡張性や実用性が向上します。
関連する記事としてQuantum BrillianceがオーストラリアにQuantum Diamond Foundryを開設、常温ダイヤモンド量子プロセッシングユニット、Quantum BrillianceとORNLがハイパフォーマンスコンピューティング環境への統合を実現、ダイヤモンド量子技術の拡張可能性へのロードマップ - Quantum Brillianceと共同研究者らがボトムアップ製造手法について概説もあわせてご覧ください。
2025年3月10日
