NTTリサーチの物理学・情報科学（PHI）研究所と東北大学大学院情報科学研究科（GSIS）は、Quantum Science and Technology誌に「単一光子コヒーレントイジングマシンによる制約付き最適化問題の解決」と題する論文を共同で発表しました。この発表は、高性能コンピューティング（HPC）を活用した大規模コヒーレントイジングマシン（CIM）シミュレーションプラットフォームの開発手法を研究する、継続的な共同研究の一環です。
新たに提案されたCIMは、従来のCIMと比べて大幅に少ない、パルスあたり平均光子数1を採用しており、その性能は量子理論によって評価されています。この研究により、単一光子CIMは量子測定とフィードバックプロセスを通じて、量子もつれを測定パルスと他のパルス間の堅牢な古典的相関に変換できることが示されました。数値シミュレーションによると、単一光子CIMの性能は、パルスあたりより多くの光子数を使用する従来のCIMと比較して向上することが示唆されています。
2023年に開始されたこの共同研究は、イジングモデルにマッピングされる問題を含む組合せ最適化問題に対応できるサイバーCIMの実現を目指しています。東北大学は、ベクトル化やカーネルの並列化などの加速手法を検討しながら、HPCプラットフォームを使用した第3世代サイバーCIMの最適化手法を研究しています。NTTリサーチのPHI研究所は、量子物理学の基本原理に着想を得て、実世界の問題を解決するための計算機を構築する非線形量子光学技術の活用に焦点を当てています。
この共同研究の成果は、効率的な機械学習アクセラレータと複雑な計算問題の解決方法を示唆しています。量子もつれを堅牢な古典的相関に変換する単一光子CIMの能力は、その性能向上の中心的な要素となっています。NTTリサーチと東北大学は、産業問題の解決支援を目指して、単一光子CIMの物理的実装と大規模シミュレーション環境であるサイバーCIMの開発に向けて、引き続き協力していく予定です。
2025年7月13日
