東北大學(xué)和NEC 公司（NEC；TSE：6701）已開始使用 NEC 和日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所(AIST) 開發(fā)的 8 量子位量子退火機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)合研究。

本研究中使用的8量子位量子退火機(jī)是采用超導(dǎo)技術(shù)與ParityQC架構(gòu)^（*1）相結(jié)合而新開發(fā)的。因此，該機(jī)器具有抗噪聲能力，并且能夠擴(kuò)展到全連接的量子退火架構(gòu)，同時(shí)保持長(zhǎng)時(shí)間的量子疊加態(tài)。

這是日本第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)量子退火機(jī)，可以通過互聯(lián)網(wǎng)從外部訪問。此次聯(lián)合研究也是第一個(gè)使用該機(jī)器的項(xiàng)目。

 

使用新開發(fā)的8量子位量子退火機(jī)進(jìn)行聯(lián)合研究

■量子退火機(jī)的特點(diǎn)

解決復(fù)雜的社會(huì)問題需要從大量的選項(xiàng)中得出最佳組合（組合優(yōu)化問題的解決方案）。為了高速且高精度地解決組合優(yōu)化問題，NEC 和 AIST 正在開發(fā)使用超導(dǎo)參量子(*3) 的量子退火機(jī)^(*2 )。

使用超導(dǎo)參數(shù)使該量子退火機(jī)具有抗噪聲能力，并可實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的相干時(shí)間（維持量子狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間）^（*4）。在多量子位實(shí)現(xiàn)過程中，相干時(shí)間通常會(huì)縮短。然而，除了超導(dǎo)參量子的抗噪聲特性外，該機(jī)器通過采用與參量子高度兼容的耦合技術(shù)ParityQC架構(gòu)，即使在多量子位實(shí)現(xiàn)中也能保持較長(zhǎng)的相干時(shí)間。這些功能使得能夠高速、高精度地計(jì)算現(xiàn)實(shí)世界的組合優(yōu)化問題。

關(guān)于這兩項(xiàng)技術(shù)，NEC 已于 2022 年 3 月成功演示了由四個(gè)量子位組成的單位單元的運(yùn)行^（*5）。最近，它通過排列晶胞成功開發(fā)了由八個(gè)量子位組成的量子退火機(jī)。

 

新開發(fā)的基于長(zhǎng)相干時(shí)間晶胞的8量子位芯片

■東北大學(xué)和NEC的聯(lián)合研究

東北大學(xué)和NEC從1958年開始對(duì)高性能計(jì)算技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合研究。2014年，在東北大學(xué)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)中心（NEC）內(nèi)成立了“高性能計(jì)算聯(lián)合研究部（NEC）” ^{。 *6)}進(jìn)行旨在解決各種科學(xué)和社會(huì)問題的研究。在當(dāng)前的聯(lián)合研究中，東北大學(xué)和NEC將研究上述量子退火機(jī)在現(xiàn)實(shí)世界中存在的許多組合優(yōu)化問題中的應(yīng)用，例如導(dǎo)出最佳疏散路線以減輕海嘯淹沒造成的損害和傷害。

在此聯(lián)合研究之前，東北大學(xué)和 NEC 已經(jīng)在日本文部科學(xué)省 (MEXT) 下一代研究和開發(fā)項(xiàng)目下致力于開發(fā)量子退火輔助的下一代超級(jí)計(jì)算平臺(tái)^(*7)自2018年以來(lái)，該舉措旨在進(jìn)一步提高矢量超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能和復(fù)雜程度，矢量超級(jí)計(jì)算機(jī)在許多實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出高處理能力，并通過矢量超級(jí)計(jì)算機(jī)與量子和模擬量子退火的功能互補(bǔ)來(lái)開發(fā)一個(gè)新的超級(jí)計(jì)算平臺(tái)，專門用于組合優(yōu)化問題。為了表彰這些在量子退火方面的舉措，東北大學(xué)被日本內(nèi)閣府認(rèn)可為“量子解決方案中心” ^（*8）。

在目前的聯(lián)合研究中，NEC和AIST開發(fā)的基于超導(dǎo)參量子的8量子位量子退火機(jī)將通過互聯(lián)網(wǎng)提供給東北大學(xué)。^{作為這項(xiàng)聯(lián)合研究的一部分，東北大學(xué)和NEC將利用量子退火機(jī)和在東北大學(xué)安裝的矢量超級(jí)計(jì)算機(jī)“SX Aurora TSUBASA” （*9）}上運(yùn)行的模擬量子退火機(jī)（NEC矢量退火）來(lái)利用量子退火機(jī)和模擬量子退火機(jī)的特點(diǎn)^（*10）。展望未來(lái)，東北大學(xué)和NEC將共同開展計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)研究，以解決復(fù)雜的社會(huì)問題。此外，他們還將探索量子退火獨(dú)特的用例，量子退火具有執(zhí)行高速計(jì)算的潛力。

除了東北大學(xué)安裝的模擬量子退火機(jī)外，NEC和東北大學(xué)還將通過互聯(lián)網(wǎng)使用在AIST安裝的量子退火機(jī)。研究人員將考慮通信延遲和其他因素的影響來(lái)檢查兩臺(tái)機(jī)器的整體配置，并將結(jié)果反饋給量子退火和模擬量子退火機(jī)器的未來(lái)發(fā)展。此外，為了以量子退火的速度和精度解決現(xiàn)實(shí)世界中的問題，他們將研究如何優(yōu)化地分配兩臺(tái)機(jī)器的計(jì)算量，并努力提高它們的實(shí)用性。

東北大學(xué)和NEC將以此次聯(lián)合研究為契機(jī)，進(jìn)一步加速量子計(jì)算技術(shù)的社會(huì)實(shí)施。

    上一篇我們送上的文章是 NEC 泰國(guó)和清邁市 嘗試數(shù)字健康平臺(tái)。專注照顧清邁的老人和病人 ， _!在下一篇繼續(xù)做詳細(xì)介紹，如需了解更多，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注。
本文由日本NEC鋰電池中國(guó)營(yíng)銷中心于2023-07-01 20:08:55 整理發(fā)布。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處.