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産業シミュレーションのための世界最大の量子回路が、航空宇宙分野における量子コンピューティングの発展を促進


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2023 年 5 月 21 日、ドイツ ハンブルグ — ISC — NVIDIA と Rolls-Royce、量子ソフトウェア会社の Classiq が本日、ジェット エンジンの効率性をこれまで以上に高めることを目的とした量子コンピューティングにおけるブレイクスルーを発表しました。

これら 3 社は、NVIDIA の量子コンピューティング プラットフォームを活用し、39 の量子ビットで 1,000 万層の測定可能な、計算流体力学 (CFD) 向けの世界最大規模の量子コンピューティング回路の設計とシミュレーションを行っています。現在の量子コンピューターは数層の回路にしか対応できないという限界があるにもかかわらず、Rolls-Royce は GPU を使って量子の未来に備えています。

Rolls-Royce では、新しい回路を CFD における量子的な優位性を獲得する過程で活用し、古典コンピューティングの手法と量子コンピューティングの手法の両方を使ったシミュレーションによって、ジェット エンジン設計の性能をモデリングする計画を立てています。

航空機業界の世界的リーダーである Rolls-Royce にとって、このようなブレイクスルーは、より持続可能な航空機によるエネルギー転換を支援する最先端のジェット エンジンの構築に取り組む上で重要です。

NVIDIA のハイパースケールおよびハイ パフォーマンス コンピューティング担当バイス プレジデントであるイアン バック (Ian Buck) は、次のように述べています。「地球上で最も複雑なものの 1 つである、ジェット エンジンの設計は費用がかかり、計算も大変です。NVIDIA の量子コンピューティング プラットフォームを使うことにより、Rolls-Royce ではこのような問題に取り組むための潜在的な方法を獲得でき、さらにより効率的なジェット エンジンの研究と将来における開発を加速できるようになります」

Rolls-Royce の計算科学フェローである Leigh Lapworth 氏は、次のように話しています。「ジェット エンジンの設計という困難な課題に、古典コンピューティングの手法と量子コンピューティングの手法の両方を適用させることにより、当社では、プロセスの加速とより高度な計算が可能になるでしょう」

Rolls-Royce とそのパートナーである、イスラエルの Classiq は、Classiq の合成エンジンで回路を設計し、その後に NVIDIA(R) A100 Tensor コア GPU （https://www.nvidia.com/ja-jp/data-center/a100/）を使って回路のシミュレーションを行っています。このような速度と規模のプロセスは、量子コンピューティングのワークフローを高速化させるために最適化されたライブラリとツールで構成されている、NVIDIA cuQuantum（https://developer.nvidia.co.jp/cuquantum-sdk） ソフトウェア開発キットによって実現しています。

NVIDIA Grace Hopper が量子コンピューティングを加速
NVIDIA は量子の研究開発におけるブレイクスルーを分野を横断して加速するために、統合コンピューティング プラットフォームを提供しています。NVIDIA Hopper™ アーキテクチャ GPU の画期的なパフォーマンスに NVIDIA Grace CPU（https://www.nvidia.com/ja-jp/data-center/grace-cpu-superchip/） の多様性を組み合わせた、NVIDIA Grace Hopper（https://www.nvidia.com/ja-jp/data-center/grace-hopper-superchip/） スーパーチップは、巨大スケールの量子シミュレーション ワークロードに理想的な設計となっています。

さらに、高速および低遅延の NVIDIA NVLink(R)-C2C インターコネクト（https://www.nvidia.com/ja-jp/data-center/nvlink-c2c/）により、このスーパーチップを搭載した古典システムは、量子プロセッサ (QPU（https://blogs.nvidia.co.jp/blog/2022/07/29/what-is-a-qpu/）) へのリンクに適したものになります。ノード当たり合計 600GB という高速アクセス可能なメモリを備えた Grace Hopper により、量子エコシステムは上述のようなシミュレーションをより大規模に実施できるようになります。

量子の未来に向かうための戦略的な架け橋となる Grace Hopper は、量子コンピューティングと最先端の古典コンピューティングが組み合わされた世界初の GPU アクセラレーテッド 量子コンピューティング システム DGX™ Quantum （https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-announces-new-system-for-accelerated-quantum-classical-computing）に搭載されています。NVIDIA はさらに、GPU と QPU をリンクさせる、堅牢でオープンソースのプログラミング モデル NVIDIA CUDA(R) Quantum （https://developer.nvidia.com/cuda-quantum）を開発者に提供しています。

NVIDIA の量子エコシステムが拡大
現在、世界の多様な量子コンピューティング研究で、NVIDIA GPU が使用されています。

ヨーロッパ最大規模の量子コンピューティングの施設であるユーリッヒ スーパーコンピューター センターも、ISC において、NVIDIA と共同で量子コンピューティング ラボを構築し、重要性が増している古典コンピューティングと量子コンピューティングのハイブリッド システムについての取り組みを行うという発表を行いました。このラボは、CUDA Quantum のようなツールを使って量子コンピューティングの分野を発展させる開発者の支援も行う予定です。

また、最近では ORCA Computing （https://www.orcacomputing.com/news/orca-computing-works-with-nvidia-to-implement-hybrid-quantumclassical-algorithms）が最も新しい QPU ビルダーとなり、同社のフォトニック量子コンピューターに 機会学習向けの GPU を組み合わせています。2 つの人気の量子機械学習フレームワークである TensorFlow Quantum（https://www.tensorflow.org/quantum） と TorchQuantum （https://hanruiwanghw.wixsite.com/torchquantum）も現在、cuQuantum を組み込んでいます。現在、世界の量子コンピューティング ソフトウェアの多くが、NVIDIA 量子プラットフォームを活用した GPU アクセラレーションに対応しています。

ISC（https://www.nvidia.com/ja-jp/events/isc/） での NVIDIA 量子コンピューティング プラットフォームについての情報をご覧ください。

NVIDIA について
1993年の創業以来、NVIDIA（http://www.nvidia.com/） (NASDAQ: NVDA) はアクセラレーテッド コンピューティングのパイオニアです。同社が 1999 年に発明した GPU は、PC ゲーム市場の成長を促進し、コンピューター グラフィックスを再定義して、現代の AI の時代に火をつけながら、メタバースの創造を後押ししています。NVIDIA は現在、業界を再形成しているデータセンター規模の製品を提供するフルスタック コンピューティング企業です。詳細は、こちらのリンクから：https://nvidianews.nvidia.com/

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