量子コンとスパコンのハイブリッド技術、富士通が開発 予算・実行時間に合わせて自動で使い分け

富士通が「量子・HPCハイブリッド計算技術」を開発した。コンピューティング技術を使い分けるための知識がなくても、予算や計算時間を指定すれば適切なタイミングで自動的に切り替えて計算できるとしている。

[谷井将人，ITmedia]

　富士通は11月8日、量子コンピュータやスーパーコンピュータを自動で組み合わせて計算する「量子・HPCハイブリッド計算技術」を世界で初めて開発したと発表した。コンピューティング技術を使い分けるための知識がなくても、予算や計算時間を指定すれば適切なタイミングで自動的に切り替えて計算できるとしている。

精度が低くなるタイミングでアルゴリズムを切り替え

　量子・HPCハイブリッド計算技術は、量子コンピューティング技術とHPC（High Performance Computing）技術を組み合わせて計算処理するプラットフォーム。精度と計算速度が異なるHPCと量子コンピューティング技術を自動で切り替えることで、「翌朝までに計算を完了させたい」といった要望に合わせて時間と予算の範囲内でできる限りの精度を出せるように自動で調整する。

精度を指定すると、必要時間を提示

時間優先でもできる限り精度を出せるように

　現段階では、量子シミュレーターとHPCを活用。素材開発などで使われる「量子科学計算」分野での活用を目指し開発と検証を続けている。

　今回、富士通は「計算精度判別技術」と計算にかかる時間の推定技術を新たに開発することで、これまで難しかった量子シミュレーターとHPCの組み合わせを可能にしたという。

　計算精度判別技術は、量子コンピュータやHPC向けに作られたアルゴリズムの収束パターンを基に計算精度を推定するもの。原子や電子のふるまいをシミュレーションして分子や素材の特性などを分析する量子科学計算では、物理現象を適切なアルゴリズムで表現する必要がある。

　アルゴリズムが正しければ、計算結果は正しい解に収束する。この収束の動きから誤差が大きくなるタイミングを判別することで、HPC用アルゴリズムから精度の高い量子用アルゴリズムへの切り替えが可能になるという。　

　一方の時間推定技術は、AIを活用して計算時間を導き出すもの。量子科学計算では何度も計算を繰り返して解を求めていく。取り扱う問題や実行環境により反復回数が異なるため、これまでは事前に時間やコストを推定するのが難しかったという。

　そこで富士通はシミュレーションしたい分子の構造とアルゴリズム、計算時間の関係性を学習したAIを新たに構築。必要な精度を出すのにかかる計算量の推定に成功したという。

富士通のヴィヴェック・マハジャンCTO（執行役員SEVP）

　「量子コンピューティング技術とHPCをワンセットで提供し、ユーザーがどちらを選択しているか意識せずに使えるようなプラットフォームを目指している。ユーザーは一般的にコンピューティングの専門家ではなく、計算のたびに量子がいいかHPCがいいかを判断するのは難しい」

　富士通のヴィヴェック・マハジャンCTOは8日の発表会でそう話した。現状、量子・HPCハイブリッド計算技術では量子シミュレーターとHPCを組み合わせて計算している。今後は実際の量子コンピュータやデジタルアニーラといった技術も組み合わせられるようにするとしている。サービス化のめどはたっていないが「なるべく早く出したい」（マハジャンCTO）としている。

　「現時点で量子がテストレベルで使われているが、本格的なビジネスでは使われてない。量子とHPCの使い方の知識がないと使えないままでは普及が進まない。（同技術は）相当なニーズがあると思う」（マハジャンCTO）