富士通、36量子ビットの世界最速量子シミュレーターを開発

　富士通株式会社は30日、スーパーコンピューター「富岳」のCPU「A64FX」を搭載した「FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC FX700（以下、PRIMEHPC FX700）」で構成するクラスタシステム上で、36量子ビットの量子回路を扱うことができる世界最高速の量子コンピューターシミュレーターを開発したと発表した。

　量子シミュレーターソフトウェアには、国立大学法人大阪大学と株式会社QunaSysが開発した世界最高速レベルの「Qulacs」を採用し、A64FXに移植する際に、SVE（Scalable Vector Extension）命令を活用して複数の計算を同時に実行することで、メモリバンド幅の性能を最大化した。また、MPI（Message Passing Interface）により、Qulacsを並列分散実行可能とし、計算と通信をオーバーラップさせることでネットワーク帯域を最大限引き出すデータ転送を実現した。

　さらに、クラスタ上の分散メモリに展開される量子ビットの状態情報を量子回路と、その計算の進捗に合わせて適宜効率良く再配置する新たな方式を開発し、通信コストを削減した。

　これにより、36量子ビットの量子シミュレーターとして、他機関が開発した主要な量子シミュレーターと比較して約2倍の性能を達成し、世界最高速の処理速度を実現。数十年先の実用化が見込まれる、量子コンピューターのアプリケーションを先行開発することが可能になるとしている。

　開発した量子シミュレーターについては、量子コンピューターソフトウェアの主要な開発ツールの1つである「Qiskit」に対応させ、量子コンピューターソフトウェア開発者にとって利便性の高い開発環境も整えた。加えて、QunaSysとの提携により、開発した量子シミュレーター上でQunaSysが提供する量子化学計算ソフトウェア「Qamuy」を利用可能とすることで、多岐にわたる高速な量子化学計算の実現を目指すとしている。

　富士通では、4月1日から富士フイルム株式会社と共同で、材料分野における量子コンピューターアプリケーションの研究を開始する。また、2022年9月までに40量子ビットのシミュレーターを開発し、金融や創薬をはじめとするさまざまな分野の顧客と共同で量子アプリケーションの研究開発を進めるなど、量子コンピューターの実用化を見据えた取り組みを加速させていくとしている。