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ビッグ コンピューティング ポッドキャスト: 量子コンピューティング


この中の ビッグコンピューティング ポッドキャスト エピソードでは、ガブリエル ブローナーがスティーブ ラインハルトをホストし、量子コンピューティングについて話し合います。 量子コンピューターとは何か、従来のコンピューターよりも桁違いに速く解決できる問題は何か、私たちは現在どのような状況にあり、将来はどうなるのかについての会話を聞いてください。


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概要と主なコメント
量子コンピューターは、量子効果を利用して、従来の高性能コンピューターでは逐次処理されていた処理を並列化します。 これにより、暗号コードの解読や複雑な最適化における最適なソリューションの発見などの難しい問題の解決が可能になります。
量子コンピューターとは?
「量子コンピューターは、重ね合わせなどの量子効果を利用するコンピューターです。量子コンピューターは、0 または 1 の量子ビットまたは量子ビットから構築されますが、同時に 0 と 1 になることもできます。 量子コンピューターが利用する追加の効果は、量子もつれと量子トンネリングです。」
「ゲート モデルと量子アニーリング マシンという 50 つの主要なアーキテクチャがあります。 ゲート マシンは古典的なコンピューターによく似ています。 量子アニーリング マシンでは、エネルギー ランドスケープを指定すると、アニーリングによって低エネルギー状態が見つかります。 ゲート モデル コンピューターにはより多くの忠実度の量子ビットが必要ですが、現在では 70 ~ 2000 量子ビットです。 量子アニーリング マシンは高い忠実度を必要とせず、現在では約 XNUMX 量子ビットを備えています。」
どのような問題を解決できるでしょうか?
「古典的な高性能コンピュータは、浮動小数点演算を適切に処理することで偏微分方程式を解きます。 量子コンピューターはこれらの問題に対処するつもりはありません。 良い試合ではないよ。」
「量子コンピューターが役立つ問題の種類は、組み合わせ最適化の分野にあります。 典型的な問題は、営業担当者が多くの都市を訪問する必要があり、コストを最小限に抑える必要がある出張営業です。 同様の問題は、チームの選択、またはリーグに勝つ確率を最大化する選手の選択方法です。 もう XNUMX つの問題領域は、機能する答えを見つけることが目的である制約充足です。 例としては、暗号化を解読するために使用できる大きな数の因数分解が挙げられます。」
どのような成果が得られていますか?
「分かりやすい方法で構造化された問題の場合、結果は 1,000 倍速くなります。 現実世界の問題については、ほぼ同等です。 各世代の進歩は劇的です。」
今日はどこにいますか?
「とんでもなく早いですね。 40 年代に始まった古典的なコンピューターについて考えてみましょう。 バイトのサイズは 60 年代まで標準化されていませんでした。 私たちは今、量子コンピューターの 50 年代にいます。 私たちはまだFORTRANを持っていません。 可能性はたくさんあります。 たくさんの実験が行われています。 従来のコンピューターでの経験があるため、この開発はさらに速く進むと期待しています。」
スタンドアロンの量子コンピューターが間もなく登場することを期待すべきでしょうか?  
「数十年間、量子コンピューターは古典的なコンピューターとのハイブリッドモードで使用されます。 したがって、開発者は問題を完全に解決する必要はありません。 計算のどこに時間が費やされているかを確認し、それらのモデルを量子コンピューターに移行できます。 これらのモジュールは、数十億倍高速になるように最適化される可能性があります。」
課題は何ですか?

  • 「古典的なコンピューティングの世界では、以前のテクノロジーの主要部分を使用し、いくつかのサブシステムを次世代に向けて変更することができます。 量子コンピューターでは、パフォーマンスを実現するために最初の問題がないため、次にどの次元を改善すればよいかを知るのは困難です。 私たちは顧客と協力し、システムを迅速に進化させ、適切な選択をしなければなりませんが、それは簡単なことではありません。」
  • 「ゲートモデルシステムにとって、エラー修正は大きな課題です。 これはデジタルの正確さに依存するデジタル システムですが、量子ビットにはある程度の誤差があります。 最善の考え方は、10 ~ 100 個の物理量子ビットを使用して単一の誤り訂正量子ビットを作成することですが、問題は、現在、システムの物理量子ビットが 50 程度であることです。」
  • 「現実世界の問題は、私たちが持っているチップよりも大きくなるでしょう。 手元にあるシステムを使用するために、より大きな問題をどのように分解するか。」
  • 「生物学者、化学者、物理学者などの主題の専門家は、量子コンピューティングの専門家ではありません。 問題を取り上げて、それを量子コンピューターにマッピングするにはどうすればよいでしょうか。」

量子コンピューターはクラウドに存在するのでしょうか?
「幅広いアクセスを獲得し、多くの人にこのテクノロジーを使用してもらうには、クラウド アクセスが必須です。 私たちは長年にわたってハイブリッドの世界を予想しているため、古典的なコンピューターは部品を量子コンピューターに送信することになるため、その接続の遅延は一次問題であり、コロケーションとスケジューリングの問題を効果的に解決する必要があります。」
今後数年間に何を期待すべきでしょうか?
「量子コンピューターが汎用的に利用できるようになるまであと 3 ~ 5 年かかります。 誤りの修正には10年以上かかる場合があります。 最初のグループのアプリケーションのメリットは非常に大きく、それが証明されれば、他の人々もすぐに移行するでしょう。」
Steve Reinhardt - D-Wave ソフトウェア ツール ディレクター
スティーブ・ラインハルト
Steve Reinhard は、Cray のディレクターなどの役職を含め、ハイ パフォーマンス コンピューティングにおいて長年の経験を持っています。 過去 XNUMX 年間、彼は量子コンピューティング会社 D-Wave でソフトウェア ツールのディレクターを務めています。
Gabriel Broner は、Rescale の HPC 担当副社長兼ゼネラルマネージャーです
ガブリエル・ブローナー
Gabriel Broner は、Rescale の HPC 担当副社長兼ゼネラルマネージャーです。 2017 年 25 月に Rescale に入社する前、ガブリエルは、Cray の OS アーキテクト、Microsoft の GM、Ericsson のイノベーション責任者、SGI/HPE の HPC 担当副社長兼 GM として、業界で XNUMX 年間を過ごしました。

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