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アニーリング

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1: 2018/04/01(日) 09:21:12.38 ID:CAP_USER
■量子現象に着想を得て開発した、これまでにないコンピュータ

 富士通株式会社は23日、「デジタルアニーラ」に関する技術説明会を開催した。
デジタルアニーラは量子現象に着想を得てイジング模型を解くことに特化したデジタル回路で、組み合わせ最適化問題を高速に解くことができるハードウェア。
あくまで従来型コンピュータの技術を使ったもので、量子コンピュータではない。
だが、新しいアーキテクチャのコンピュータであり、規模・結合数・精度のバランスと安定動作で実社会の問題に適用できるものだとしている。

 解説したのは富士通株式会社 AI基盤事業本部 本部長代理(4月以降はAIサービス事業本部本部長)の東圭三氏と、株式会社富士通研究所コンピュータシステム研究所次世代コンピュータシステムプロジェクト主任研究員の竹本一矢氏。

 東氏は最初に「毎週のようにアニーリング技術、量子コンピュータ技術に関する発表が行なわれている」と紹介し、各社による量子ゲート方式やアニーリングマシンによる発表をざっと振り返った。
富士通は2017年11月に量子コンピュータのアプリ開発で、Accenture、Allianzと共同で1Qbit(1QB Information Technologies Inc.)に出資している。

 脳型や量子コンピュータなど新しいコンピュータアーキテクチャが模索されている背景には、ムーアの法則と微細化の限界が想定されていることがある。デジタルアニーラはその1つで、既存のデジタル回路技術を使って量子コンピューティングマシンのような振る舞いを模擬することで、組み合わせ最適化問題など従来型アプローチでは難しい問題を解こうという試みだ。

■デジタル回路で量子過程の利点を活かす発想

 量子コンピューティングには「量子ゲート方式(量子回路方式)」と「イジングマシン方式」の2種類がある。
量子ゲート方式はIBMやGoogleなどが研究開発中で、暗号解読などへの適用が期待されている。
後者のうちアニーリング方式の量子コンピュータとしてはいち早く商用化したD-waveのサービスが有名だ。

 いっぽう、富士通のデジタルアニーラは
「量子ではなく従来のデジタル回路でアニーリングマシンがやっていることを実現したもの」(東氏)。
産業界への適用が進んでいるのはアニーリング方式だとし、量子ゲート方式のコンピュータが実産業、企業に適用されるには、まだまだ時間がかかるとの見方を示した。

 アニーリングとは「焼きなまし」のことだ。
材料をゆっくり冷却する過程で、内部のひずみが取り除かれ、安定した状態に落ち着いていく過程のことだ。
時間はかかるが最終的にはエネルギー的に安定な状態に落ち着く。
アニーリングアプローチはその物理過程をコンピューティングに活用しようとしている。

 たとえば従来手法でパズルを解こうと思ったら総当たりでやっていたのに対し、アニーリングは、それとは違い、確率探索を行ない、コスト関数の評価値が最小あるいは最大にする方式で問題を解く。

 本物の量子コンピュータは量子ビットを用いて、1と0の重ね合わせを表現する。
デジタルアニーラはデジタル回路なので、1と0の状態を重ね合わせで表現することはできない。
そこで、乱数発生器を使って1と0の揺らぎのような状態を表現する。

続きはソースで

最近のアニーリング/量子コンピュータ関連の動向
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/410_l.jpg
新アーキテクチャの模索
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/412_l.jpg
各社の取り組み
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/418_l.jpg
アニーリングとは焼きなましのこと
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/419_l.jpg

PC Watch
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1113270.html
ダウンロード


引用元: 【PC】スパコンで8億年かかる計算を1秒で解く富士通の「デジタルアニーラ」[03/23]

【PC】スパコンで8億年かかる計算を1秒で解く富士通の「デジタルアニーラ」の続きを読む

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1: 2018/03/04(日) 09:43:13.23 ID:CAP_USER
■量子コンピュータ、日本発の原理

 2017年6月のこと。筆者のLinkedInに、ある人物から連絡があった。

 彼はカナダ・バンクーバーの投資家で、量子コンピュータの開発を手掛けるカナダD-Wave Systemsに投資をしている人物だった。
ひとまず電話で話をしたところ、D-Wave Systemsのビジネスの日本展開を推進したいと言う。

 D-Wave Systemsは、シリコンバレー(パロアルト)にも小さな拠点を持っている。
量子コンピュータのチップのウエハーを開発および生産しているチームが、そこを拠点にしていて、事業担当ディレクターもパロアルトに勤務しており、カナダの投資家は筆者に、まずパロアルトの拠点を紹介してくれた。
余談だが、実はこのディレクターは、英国の理論物理学者スティーヴン・ホーキング博士のアシスタントをしていた人物だった。

 パロアルトは、筆者が代表を務めるAZCAのオフィスからも近い。
そこで筆者はD-Wave Systemsのパロアルトオフィスを訪ね、事業担当のディレクター他、数人のキーパーソンに会ってきた。
筆者は、もう自分自身でプロジェクトを担当することは少なくなっているのだが、もしAZCAがこの案件を支援することになるのなら、ぜひとも自分で担当したいと思った。
それくらい、D-Wave Systemsが手掛ける量子コンピュータの分野に興味がわいたのである。

 さて、ここで少しD-Wave Systemsについて大切な補足をしておきたい。

 量子コンピュータの原理は、今から30年以上前となる1985年、英国オックスフォード大学の物理学者デイビッド・ドイチェ氏が、量子チューリングマシンなるものを定義したことで知られている。
そして1994年に米国マサチューセッツ工科大学(MIT)のピーター・ショア教授が発表した論文がきっかけとなって、量子コンピュータ実現のためのさまざまな研究が進み、今では大きく分けて3つの方式の研究開発が主流になっている。
Google、IBM、Intel、Alibabaなどが進める量子ゲート方式、Microsoftが進めるトポロジカル方式、そしてD-Wave Systems、Google、IARPA-QEOなどが進める量子アニーリング方式である。
D-Wave Systemsが開発した量子コンピュータは、
「量子アニーリング(量子焼きなまし)」という原理(方式)が採用されている。

 実は、量子アニーリングは、1998年に東京工業大学(東工大)の西森秀稔氏と門脇正史氏によって提案された、“日本生まれ”の技術だ。

 2017年7月に東京で高校時代からの親しい友人に会う機会があった。
彼も西森教授と同じ東京大学理学部物理学科の出身だったので、西森教授を知っているかと聞いてみたところ、本当に奇遇なことに、「知るも何も、西森君は東大時代の非常に親しい後輩だ。
もちろんよく知っている」と言って、その場ですぐに筆者を西森氏に紹介してくれた。
そんなことから、筆者は翌8月末に早稲田ビジネススクールでの集中講義のために再び東京を訪れたその足で、西森教授の研究室を訪ねた。そして、話は大いに盛り上がったのである。

もちろん、D-Wave Systemsも西森氏のことは非常に尊敬していて、いろいろとアドバイスをもらったという。
D-Wave Systemsの創設者によれば、彼は以前、西森氏が米国の大学で量子コンピュータについて講義を行った時に、その講義に出席し、熱心に質問することができたという。

続きはソースで

画像左=D-Wave Systemsの量子コンピュータ「D-Wave 2000Q」 出典:D-Wave Systems
/右=D-Wave Systemsのシステム担当シニアバイスプレジデントが筆者にマシンを説明している
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1802/26/mm3017_180226quantum3.jpg
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1802/26/mm3017_180226quantum4.jpg

EE Times Japan
http://eetimes.jp/ee/articles/1802/26/news021.html
ダウンロード


引用元: 【テクノロジー】予算なき量子コンピュータ開発、欧米より一桁低い日本を憂う[03/01]

予算なき量子コンピュータ開発、欧米より一桁低い日本を憂うの続きを読む

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1: 2015/02/23(月) 17:35:04.15 ID:???.net
日立、量子コンピュータに匹敵する性能の室温動作の新型コンピュータを試作 | マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/23/121/

画像
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/23/121/images/011l.jpg
イジングモデル
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/23/121/images/012l.jpg
CMOSアニーリング


日立製作所は2月23日、約1兆の500乗通りのパターン(組み合わせ)から適した解を導く「組み合わせ最適化問題」を量子コンピュータなみの性能で実現可能な新型コンピュータを試作したと発表した。

同成果の一部は、2015年2月22日~26日の期間で、米国サンフランシスコにて開催されている半導体集積回路に関する国際会議「2015International Solid-State Circuit Conference(ISSCC 2015)」で発表される。

同コンピュータは、従来のコンピュータと同様に半導体素子を用いて動作するため、現在、量子コンピュータとして用いられている計算手法である量子アニーリングで必要となる冷却装置などを用いずに、室温で動作させることが可能だという。また、スケーリングも可能だという。

具体的には、半導体CMOS回路上で量子アニーリングで解を求めていたイジングモデルの振る舞いを擬似的に再現するCMOSアニーリング技術を開発し、外部から特殊な回路を経て入力されるノイズを利用し、特定の局所解への固定を防ぐことで、より良い解を求めるアニーリング動作を実現。
また、解くべき最適化問題を、+1と-1の2つの状態を取る強磁性体スピンが隣接するスピン間で相互作用する振る舞いを示すイジングモデルで表現し、半導体メモリ技術を用いて実装することで実現したという。

続きはソースで

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参考URL
ニュースリリース:2015年2月23日:日立
http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2015/02/0223b.html
News & Trend - 日立製作所、D-Waveの量子コンピュータに対抗する新型コンピュータを試作:ITpro
http://itpro.nikkeibp.co.jp/atcl/column/14/346926/022000173/

引用元: 【技術/量子情報科学】日立、量子コンピュータに匹敵する性能の室温動作の新型コンピュータを試作

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