産業技術総合研究所（AIST）は、NVIDIAと協力して、大規模なハイブリッド量子古典計算をサポートするために設計された新しい研究用スーパーコンピューティングシステムABCI-Qを立ち上げました。このシステムは、新設された量子AI技術によるビジネスのためのグローバル研究開発センター（G-QuAT）に設置され、NVIDIA Quantum-2 InfiniBandプラットフォームで相互接続された2,020基のNVIDIA H100 GPUを搭載しています。このハイブリッドインフラストラクチャは、大規模な量子古典計算を統合するオープンソースプラットフォームであるCUDA-Qを統合し、研究者が大規模な量子アプリケーションをシミュレーションし加速することを可能にしています。
ABCI-QはGPUベースのシミュレーションと複数のベンダーからの物理的な量子プロセッサを組み合わせることで、ハイブリッドワークロードをサポートしています。このシステムは、富士通の超伝導量子ビット、QuEraの中性原子量子ビット、OptQCの光量子ビットを組み込んでいます。このモジュール式のマルチ量子ビットアーキテクチャにより、将来の量子システムに不可欠な量子エラー訂正、アルゴリズム開発、共同設計戦略のテストが可能になります。ABCI-Qインフラストラクチャは、量子-GPUワークフローを評価し、複数のハードウェアモダリティにわたる実践的なユースケースを推進するためのテストベッドとして機能します。
このプロジェクトは、日本の広範な量子戦略の下で量子研究をサポートしながら、量子技術の進歩を可能にする加速された古典的ハードウェアの役割を示すことを目指しています。AISTによると、ABCI-Qは科学者がハイブリッド量子古典計算における主要な課題に取り組み、スケーラブルで耐障害性のあるシステムのための基盤技術を改良するのに役立つとしています。NVIDIAの関与は、量子アルゴリズムのテストとハードウェア統合におけるGPUエコシステムの戦略的な使用を強調しています。
背景
ハイブリッド量子古典計算とは、従来の古典コンピュータ（GPUなど）と量子コンピュータを連携させて処理を行う手法です。量子コンピュータは特定の計算では強力ですが、エラーが発生しやすく単独では大規模な実用が難しいため、古典コンピュータで安定した演算を行い、量子コンピュータで苦手な部分を補完することで、全体としての計算効率や精度を高める仕組みです。
CUDA-Qは、このハイブリッド環境を統合するためのオープンソースプラットフォームです。異なるハードウェアやベンダーの量子プロセッサを、GPUを用いたシミュレーションと組み合わせて扱うための基盤を提供し、研究者が大規模な量子アプリケーションの開発や加速を容易に行えるようにします。
また、量子エラー訂正は、量子ビットが環境ノイズなどによって誤った情報（エラー）を生じやすい性質を補正する技術です。ABCI-Qのようなモジュール式アーキテクチャを用いることで、複数の量子ビット方式を組み合わせ、将来の量子システムが不可欠とするこのエラー訂正やアルゴリズム開発のテストが可能になります。
関連する記事としてNVIDIA CUDA-QとIQM実機で40量子ビットへ ― EUVフォトレジスト化学に挑む量子計算パイプライン、Quantinuum、NVIDIA、PfizerがGenerative Quantum AI（GenQAI）フレームワークを製薬研究開発において検証、Hitachiが、シリコン量子プロセッサのスケーリングに関するNEDOプロジェクトでIntelおよびAISTと提携もあわせてご覧ください。
2025年5月19日
