IonQとAnsysは、実世界のエンジニアリングワークフローにおいて、量子コンピューティングが従来型計算を上回る性能を実証したことを報告しました。この実証では、IonQの実用システム上で、ハイブリッド量子・古典アプローチを用いて血液ポンプ設計に関連する流体力学シミュレーションを実行しました。完全な古典的実装と比較して、量子支援ワークフローは処理性能で12%の改善を達成し、商業的に関連のあるアプリケーションにおける量子スピードアップの最初の公表事例の1つとなりました。
この実験では、IonQの最新のイオントラップ量子システムであるIonQ Forteを使用して、Ansys LS-DYNAソフトウェアのグラフ最適化サブルーチンの解決を支援しました。量子強化シミュレーションでは、医療機器内の複雑な流体相互作用を表現する260万の頂点と4000万のエッジを含むモデルを処理しました。このスピードアップは、自動車衝突解析、物流最適化、ポートフォリオ管理などの他の産業問題にも一般化できるIonQの独自の量子最適化手法を使用して達成されました。
この結果は、近期の量子ハードウェアがハイブリッド高性能コンピューティングワークフローに貢献し、計算集約型エンジニアリング問題における解決時間を改善できることを実証しています。両社は、複雑なシミュレーションと最適化に依存する産業全体にわたってこのアプローチが適用可能であることを強調しました。
背景
イオントラップ量子システムは、電磁場を用いてイオンを空間に浮かび上がらせ、レーザー光などで制御して量子ビットとして動作させる方式です。IonQ Forteはこの方式を採用した実用システムであり、高い量子ビットの品質と安定性が特徴とされています。
ハイブリッド量子・古典アプローチとは、量子コンピュータと従来の古典コンピュータを連携させて計算を行う手法です。量子コンピュータは特定の計算を得意としますが、全体の問題解決には古典コンピュータの処理能力も必要です。両者の強みを組み合わせることで、より複雑な問題への対応が可能になります。
グラフ最適化は、点（頂点）とそれらを結ぶ線（エッジ）で表される構造の中で、最適な組み合わせや経路を見つける問題です。Ansys LS-DYNAソフトウェアでは、流体シミュレーションにおける複雑な相互作用をこのグラフ構造としてモデル化し、量子コンピュータの支援を受けて効率的に解決を試みています。
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2025年3月21日
