量子ビット:Rigettiが新ゲートを発表

量子コンピューティングの世界では重要なニュースが日に日に増している。Rigettiは、いくつかの問題に必要な回路の深さを削減するゲートの新しいファミリを導入し、D-Waveはハイブリッド古典量子コンピューティングで協力する契約をNECと締結した。そしてIntelは新しい量子システムコンポーネントを発表した。その前週には、AWSが、多くの人が期待していた3面の量子イニシアチブを発表した。これは、主に、量子ユーザがRigetti、IonQ、D-Waveから量子コンピューティングリソースにアクセスするための中央ポータルを提供するものだ。

Rigettiから説明しよう。今日のQCの中心的な問題は、現在の世代のいわゆるノイズのある中間スケール(NISQ)量子コンピュータのエラー率を調整することである。RigettiのエンジニアであるDeanna Abramsは、Rigettiのブログで問題をうまく説明している。

「Near Term量子コンピュータは、ゲート忠実度がまだエラー訂正しきい値を下回っているキュービットを用いて、実用的な問題を解決する可能性を示しています。これらの実用的な問題を解決するために開発されているアルゴリズムは多くの場合、結果がノイズに支配される前にキュービットで実行できるゲートの数を指す、回路の深さによって制限されます。」

「この問題は、各ゲート操作のエラーを減らすか、特定のアルゴリズムを実行するために必要なゲートの数を減らすか、2つの方向から取り組むことができます。本日、クアンタムクラウドサービスプラットフォームに新しいゲートファミリを導入し、短期的なハイブリッドアルゴリズムのゲート数を劇的に削減できるようにしました。」

Abramsは、投稿された同論文の著者であり、アプローチについて説明している。共著者の中に、Rigettiに2年在籍し、7月にIBM量子チームに加わったBlake Johnsonと、同じく以前Rigettiに在籍し、現在はマイクロソフトの量子システムグループの主任研究者であるMarcus da Silvaがいることは、おそらく興味深いだろう。このQC研究コミュニティは絶えず相互交流している小さなコミュニティだ。彼らがまだ量子ビットをうまく連携させることができていないことは残念である。

Rigettiのブログと論文では、新しいファミリゲートの特徴と利点について詳しく説明しており、Rigettiは現在、クラウドプラットフォームでそれらを利用できるようにしいる。 Abramsのブログで説明されているように、「角度θでパラメーター化されたまったく新しい2キュービットゲートファミリを紹介します。これは、XY(θ)(XY()= iSWAP)と記述します。CZ(制御されたZ)とXY(θ)を使用すると、ランダム回路の平均ゲート深さを32%削減でき、2量子ビットのもつれゲートのみをカウントします。特定のアルゴリズムでは、これらの追加ゲートはキュービット励起を保持するため、より明確に役立ちます。」

Rigettiは、新しいゲートファミリが、量子化学だけでなく、組み合わせ最適化問題にも適した表現性も提供すると報告している。

インテルニュースの「introduction of a cryo-controller chip and fast qubit characterization technology(クライオコントローラーチップと高速キュービット特性評価技術の導入)」は、多くの取材を受けた(HPCwireの記事を参照)。IntelのベースラインCMOSプロセスで製造されたコントローラーは、約4ケルビンで動作し、いくつかの量子アプリケーションで使用される場合がある。彼らの紹介により、新しい量子テクノロジーの分野でコンポーネントサプライヤーの役割を果たすというインテルの潜在的な期待についての思惑が自然に浮上したのです。

D-WaveはNECと、「NECのスーパーコンピュータと他の従来のシステムをD-Waveの量子テクノロジーと組み合わせたハイブリッドサービス」「ハイブリッドシステムで使用するためのアプリケーション開発」「NECはD-WaveのLeapクラウドサービスの再販業者となる」という3つの分野で提携を結んだ。D-Waveはまた、今年1月にAlan BaratzがCEOに昇進したこと、および、D-Waveの開発を10年間主導した後CEOとなったVern Brownellが退職したことを報告した。

おそらく、現在のQC旋風の最大のニュースは、量子コンピューティングの分野にAWSが正式に参入したことだろう。AWSは3つのイニシアチブを発表した。

  • Amazon Braket」科学者、研究者、開発者が、量子ハードウェアプロバイダー(D-Wave、IonQ、Rigettiを含む)のコンピュータを使用し、単一の環境で実験を開始できるようにする、AWSが提供するマネージド型の新サービス。
  • AWS量子コンピューティングセンター」AWSの報告によると、Amazon、カリフォルニア工科大学(Caltech)、およびその他のトップの学術研究機関の量子コンピューティングの専門家を集め、新しい量子コンピューティングテクノロジーの研究開発を共同で行う。
  • Amazon Quantum Solutions Lab」顧客をAmazonの量子コンピューティング分野の専門家やテクノロジー・コンサルティングパートナーと結び付け、量子コンピューティングの実用的な用途の特定や、量子テクノロジーの有意義な用途開発の促進を目的とした、内部専門知識を開発するプログラム。

もちろんIBMが、その量子プラットフォームへのWebベースのアクセスに取り掛かり、提供した最初の企業である。その後、D-WaveやRigetti等、その他の個々の量子システムプロバイダーが続く。11月に発売されたMicrosoftのAzure Quantumは、IonQを主なQCパートナーとしています。もちろんマイクロソフトもトポロジ量子テクノロジーに取り組んでいる。おそらく開発は最も遅れているが、エラー訂正は必要ないかもしれない。Googleは、量子リソースへのポータルベースのアクセスをいつか提供すると述べてはいるが、まだ提供には至っていない。

Amazon’s Braketは、競合する量子コンピューティングプラットフォームプロバイダーに単一のアクセスポイントを提供する最初の試みである。 Hyperion Researchの量子ウォッチャーであるBob Sorensenは、興味深い見方をしている。

「彼らがすぐに全力で取り掛かるのは賢明と言えます。短期的には、Braketサービスを通じてIonQ、D-Wave、RigettiなどのQCプロバイダーの既存のプールへのアクセスを促進することで、QCビジネスに参入しますが、同時に、カリフォルニア工科大学などとの共同の取り組みである、AWS量子コンピューティングセンターを通じて、独自路線のQCハードウェアを開発するための重要な役割と認識されています。最後に、QCアプリケーション開発機能を開発するためのAmazon Quantum Solutions Labの発表は、AWSもQCサービスセクターのプレーヤーになりつつあることを意味しています。」

「結論は、「AWSはQCで今後何をするのか」という質問の答えについてですが、今後の進め方についてより多くのことを提起しています。ここでの2つの主な利点は、その潤沢な資金と、他の多くのQC志望者は享受していない贅沢な長期的なQCの研究開発戦略を遂行する能力です。彼らが最高レベルの才能を積極的に追求する可能性が高いという事実は、ますます高価になっている利用可能なQC専門知識の縮小プールになりつつあると、私は思います」とSorensenは述べた。