量子コンピュータ開発とは
量子コンピュータとは、膨大な演算処理を従来のコンピュータより高速に行うことを目的に開発された、従来とはまったく異なる仕組みで動くコンピュータのことです。
従来のコンピュータと同じように、データを「0」と「1」としてデジタル処理するものですが、量子コンピュータでは量子が持つ「重ね合わせ」という特徴を活用することができます。一つの量子ビットで「0」と「1」を同時に表すことができるのです。これにより、高速な並列処理が可能となり、従来のコンピュータに比べて大幅に上回るスピードを実現することができます。
量子コンピュータの有力方式の１つである量子ゲート方式の量子コンピュータは、今は研究開発途上であり回路規模が大きいため、巨大な極低温冷却が必要になります。量子コンピュータを今のＰＣのように常温環境下で手軽に使うようになるには、さらに10年単位の大がかりな研究開発が必要となると考えられています。
量子コンピュータ開発のポイント
このため、現在量子コンピュータを利用するには、クラウド経由でアクセスする必要があります。しかしネットワーク経由なので、セキュリティや遅延の問題は避けられませんし、利用時間に縛られず存分に研究に使う、ということも難しいです。
こうした課題に対して、組み合わせ最適化といった用途に特化型とすることで、常温下で実用的な量子コンピューティングをPCで実現したのがイジングマシン方式です。
通常の環境（温度や大きさ）で使え、PCの使い慣れたインターフェースで、手元で計算を実現します。量子そのものは使わずに、疑似的に量子コンピューティングの世界を身近にする可能性がある方式です。
ディー・クルー・テクノロジーズの量子コンピュータ開発の特長
当社には、イジングマシンによる高速演算アルゴリズムの開発ができるエンジニアや大規模FPGA上にアルゴリズムを実装できるエンジニアが在籍しており、組み合わせ最適化問題の求解に特化し、常温で扱いやすいPC上で求解できる環境とその高速化を研究しています。また、お客様の演算対象によって、イジングマシンを用いなくても解決できる場合があります。当社では大規模FPGAの活用や専用LSIを用いるなど、そうした課題に応じた開発も可能です。
量子コンピュータ開発による課題解決例
●事例1 量子コンピューティングマシン「Qalmo」
課題
企業や大学の研究機関において、工場の勤務シフトの効率化や、特定素材の原料となる化合物の発見など、組み合わせ最適化で解ける問題のうち、研究開発予算や結果を出すまでの期間に制限がある中、従来のスパコンやソルバーでは演算に時間がかかりすぎる課題に対して、手軽に高速で求解できる仕組みを提供します。
解決策
デスクトップパソコンで使える組み合わせ最適化の演算装置として、
PCI Expressカード上のFPGAに実装する、イジングモデルから発送した独自のアルゴリズムによる量子コンピューティングマシン「Qalmo」を自社開発しました。
2022年3月に1024spinの試作機を開発。現在その高速化の研究開発を行っています。
「Qalmo」はデスクトップパソコンで使え、大規模な設備投資は不要なため、導入が大変容易です。買切型の導入も可能な規模なので研究予算化しやすいという利点もあります。
数式処理に一般的なQUBO形式を採用しているため、研究者扱いやすいこと、またネットワークを介さずローカルで計算完了できるので、データセキュリティ面やネットワーク負荷・遅延の心配もなく、研究開発に存分に使うことができます。