量子制御インフラのQuantum Machines、NVIDIA等と連携し「Open Acceleration Stack」を発表

Quantum Machinesは、あらゆる古典プロセッサを量子制御スタックに統合できる新フレームワーク「Open Acceleration Stack」を発表しました。同社はこれを、量子コンピュータを単に量子誤り訂正対応やAI対応にとどめず、量子誤り訂正とAIを前提としたネイティブな計算基盤へ進化させる仕組みとして位置づけています。Open Acceleration Stackは、Quantum Machinesが提供してきたOrchestration Platformを大きく拡張するものです。Orchestration Platformは、量子プロセッサの制御と運用を担うハードウェアおよびソフトウェアの統合基盤であり、Quantum Machinesはこの分野の先行企業として展開してきました。今回の新フレームワークでは、同社のOPNICとNVIDIA NVQLinkを組み合わせることで、独自のPulse Processing Unitと高性能アクセラレータ群との間に、マイクロ秒レベルの超低遅延接続を実現します。これにより、GPU、CPU、FPGA、ASICなどを量子制御層へより密接に組み込めるようになります。

量子誤り訂正をリアルタイムで実行するためのデコーディングや、AIを活用したQPUおよび量子回路の高度なキャリブレーションなどでは、多様な古典計算資源が協調しながら動作し、量子プログラムを実行するPulse Processing Unitと低遅延、高帯域、同期性を保って接続される必要があります。Quantum Machinesは、このハイブリッド化こそが次世代量子計算に不可欠だとみており、Open Acceleration Stackを通じて、ユーザーが複雑なハイブリッドワークロードを開発し、本番運用へ展開できる環境を整えようとしています。現時点では、Quantum MachinesとNVIDIAの共同開発により、NVIDIA NVQLinkを用いたCPU、GPU、QPUの統合運用が可能になっています。さらに今回の仕組みは、オープンかつモジュール型のAcceleration Stackとして進化することで、研究機関や企業がAMDのCPUや各種FPGA、高性能なNVIDIA GPU、さらにRiverlaneのようなパートナーが提供するリアルタイム量子誤り訂正システムまでを組み合わせられるようになります。これにより、利用者は性能要件と予算に応じて構成を最適化し、自身の用途に最も適したアーキテクチャを選択できます。

Quantum MachinesのCTO兼Co-FounderであるYonatan Cohenは、Open Acceleration Stackは、量子コンピューティング業界が実証段階からスケーリングと統合の段階へ移りつつあることを示すものだと述べています。同氏は、この仕組みが量子開発の中でも特に重要な二つの領域、すなわちリアルタイム誤り訂正と高度な量子ビットキャリブレーションに対応するものであり、ユーザー体験と性能の両面を意識しながら、ハードウェアとソフトウェアの両方を拡張する基盤になると説明しています。また、顧客や量子計算コミュニティ全体とともに、こうしたツールの活用を進め、実用的な量子計算の実現を近づけたい考えを示しました。パートナー各社も、この連携の意義を強調しています。NVIDIAのQuantum Product DirectorであるSam Stanwyckは、論理量子ビットを拡張するうえでGPU計算は量子プロセッサと深く統合されつつあると述べています。そのうえで、NVIDIA NVQLinkを通じてQuantum Machinesがリアルタイム量子誤り訂正とキャリブレーションに必要な低遅延・高帯域性能を提供することにより、実用的で大規模な量子・GPUスーパーコンピューティングの実現が近づくとしています。AMDのCorporate Vice PresidentであるMadhu Rangarajanは、スケーラブルな量子計算への道は、量子プロセッサと高性能古典計算資源を組み合わせた異種混在アーキテクチャに依存すると述べています。Open Acceleration Stackによって、AMDのCPUや適応型コンピューティング技術を量子制御層へ統合し、リアルタイム誤り訂正や複雑なハイブリッドアルゴリズムのような高負荷ワークロードを支えられるようになるとしています。

また、RiverlaneのFounder兼CEOであるSteve Brierleyは、フォールトトレラント量子計算を実現するには、リアルタイムで動作する高速かつ信頼性の高い量子誤り訂正が不可欠だと述べています。そのためには、量子制御スタックに緊密に統合された専用の古典計算インフラが必要であり、Quantum MachinesのOpen Acceleration Stackのようなオープンフレームワークは、その実現に向けた重要な一歩だと評価しています。Quantum Machinesは、APS Global Physics SummitにおいてOpen Acceleration Stackのライブデモも予定しています。1つはOPX1000ベースのシステムを用いたフォールトトレラント量子位相推定の実演であり、もう1つはIQCC上の実際の量子ビットへリモート接続し、リアルタイム量子ビットキャリブレーションを示す内容です。これにより、同社は研究用途にとどまらず、将来的な大規模実装を見据えた量子制御基盤としての実力を示そうとしています。

Quantum Machinesについて
Quantum Machinesは、量子制御ソリューションを提供するグローバル企業です。量子計算の発展を支えるため、量子と古典計算を調和させるハイブリッド制御アプローチを採用しており、ハードウェアとソフトウェアの両面で摩擦を減らし、性能を最適化することを目指しています。同社のOrchestration Platformは、あらゆる種類の量子プロセッサに対応し、研究者や開発者が高速に反復しながらシステムを拡張し、量子技術のブレークスルーを加速できる基盤を提供しています。