富士通、36量子ビットの世界最速量子シミュレータの開発に成功

　当社は、このほど、スーパーコンピュータ「富岳」のCPU「A64FX」（注1）を搭載した「FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC FX700」（注2）、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シミュレータ（以下、量子シミュレータ）を開発しました。

　本量子シミュレータは、量子シミュレータソフトウェア「Qulacs」（注3）を高速に並列分散実行可能にすることで、36量子ビットの量子演算において、他機関の主要な量子シミュレータ（注4）の約2倍の性能を実現しており、数十年先の実用化が見込まれる量子コンピュータのアプリケーションを先行開発することが可能となります。

　これを受けて当社は、2022年4月1日より、富士フイルム株式会社（注5）、以下 富士フイルム）様と共同で、材料分野における量子コンピュータアプリケーション（以下、量子アプリケーション）の研究を開始します。

　今後当社は、2022年9月までに40量子ビットのシミュレータを開発し、金融や創薬をはじめとする様々な分野のお客様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、量子コンピュータの実用化を見据えた取り組みを加速させていきます。

■開発の背景

　複雑化する社会課題の解決に向けて、古典コンピュータと比較して指数的な計算速度の向上が期待される量子コンピュータの開発が急がれる中、現状はハードウェアの計算におけるエラー率の高さやスケーラビリティに課題があり、実用的な量子コンピュータの実現は数十年先になるとも言われています。 そこで、古典コンピュータ上で動作する量子シミュレータへの注目が集まっており、これにより、量子コンピュータ上で利用可能なアプリケーションの開発が加速すると期待されています。

注1　A64FX：Armv8.2-A命令セットアーキテクチャをスーパーコンピュータ向けに拡張したSVE（Scalable Vector Extension）を、世界で初めて実装したプロセッサー。48個の演算コアを持ち、倍精度浮動小数点演算で最大3.3792TFLOPSの理論ピーク性能を実現。加えて、単精度/半精度浮動小数点演算や、8bit/16bit整数演算も512bit幅のSIMDによる高いスループットで演算でき、AIなどの処理において高い効果を発揮。

注2　PRIMEHPC FX700：スーパーコンピュータ「富岳」に採用されたCPU「A64FX」搭載の高性能ARMアーキテクチャを採用した当社製スーパーコンピュータ。

注3　Qulacs：大阪大学基礎工学研究科藤井研究室を中心に開発され、QunaSysによる新機能の開発とメンテナンスが行われているオープンソースの量子回路シミュレータソフトウェア。 （論文）

注4　他機関の主要な量子シミュレータ：Intel社の「Intel Quantum Simulator（Intel-QS）」、Forschungszentrum Julich（ユーリッヒ研究センター）の「JUQCS」、IBM の「Qiskit Aer」。

注5　富士フイルム株式会社：本社 東京都港区、代表取締役社長・CEO 後藤禎一。