高効率・高速処理を可能とする 量子アニーリングマシンの研究開発に採択

モビリティ・金融・創薬など多様な産業分野の組合せ最適化問題の解決へ

NEDOプロジェクト「高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発」に採択

研究開発項目:次世代コンピューティング技術の開発
採択件名:超電導パラメトロン素子を用いた量子アニーリング技術の研究開発
事業期間:2018年度~2022年度
事業者:日本電気株式会社(代表事業者)、東京工業大学早稲田大学横浜国立大学
共同実施先:国立研究開発法人 産業技術総合研究所
再委託先:京都大学
採択詳細:NEDO 【研究開発項目〔2〕】次世代コンピューティング技術の開発」に係る実施体制の決定について

日本電気株式会社(注1、以下 NEC)国立大学法人 東京工業大学(注2、以下 東京工業大学)、学校法人 早稲田大学(注3、以下 早稲田大学)、国立大学法人 横浜国立大学(注4、以下 横浜国立大学)は、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(注5、以下 NEDO)による新規事業「高効率・高速処理を可能とするAI チップ・次世代コンピューティングの技術開発/次世代コンピューティング技術の開発」に採択されました(注6)。また、国立研究開発法人 産業技術総合研究所(注7、以下 産総研)はNECの共同実施先として、国立大学法人 京都大学(注8、以下 京都大学)はNECの再委託先としてプロジェクトに参画します。

本プロジェクトは、量子アニーリングマシンと共通ソフトウェア基盤の融合により、あらゆる産業領域の現実課題に対して、高速かつ精度の高い「最適化ソリューションプラットフォーム」を実現し、Society5.0の社会システムの高効率化、高精度化の推進に寄与することを目的としています。

「組合せ最適化問題」の高速解法のブレークスルーとして期待されている「量子アニーリングマシン」の課題である「コヒーレンス時間」と「集積性」を両立し、国産の「量子アニーリングマシン」を実現するための要素技術開発を実施します。

4機関共同で、超電導パラメトロン素子開発、3次元実装技術、信号読出・制御、およびそれらを支える理論検討・シミュレーションを通じて、量子アニーリングマシンの実現を目指すとともに、アプリケーション・ソフトウェアレイヤのソフトウェア基盤を開発するNEDO委託事業「高効率・高速処理を可能とするAIチップ/次世代コンピューティングの技術開発/イジングマシン共通ソフトウェア基盤の研究開発」(代表事業者:早稲田大学)と密接に連携して相互最適化を実現し、両者の強力な統合の実現を目指します。

イジングマシン共通ソフトウェア基盤の研究開発 (代表事業者:早稲田大学)

日本政府が提唱するSociety5.0において、社会システムはIoTによってクラウドコンピューティングと有機的に結合されます。

量子アニーリングマシンによる組合せ最適化問題の求解は、本研究開発の共同提案者の一人である東京工業大学・西森秀稔と、門脇正史によって1998年に世界で初めて提案されました(注9)。クラウドコンピューティングに量子アニーリングマシンによる全く新しい計算原理が加えられることで、これまでは時間的制約で精度の低い近似解法に頼っていたような最適化問題を、短時間で高精度に解くことができると期待されています。

しかしながら現状の量子アニーリングマシンは完成形ではなく、現在の超電導量子アニーリングデバイスが持つ課題、すなわち高速計算の源泉とされる量子コヒーレンス(注10)と集積性を両立することが求められています。

本プロジェクトの代表事業者であるNECは、量子コヒーレンスと集積性の課題の克服に向けた、新しい量子素子の開発を進めています(注11)。NECでは量子コヒーレンスを保つ時間が従来より2桁向上(注12)したことを実証しており、これにより計算精度と速度の向上が期待されます。今後は本プロジェクトにおいて、本量子素子の多ビット化と全結合方式の動作実証等を進めていきます。

【研究体制と役割】

  1. 高コヒーレンス超電導パラメトロンアニーリング素子の研究開発
  2. 多ビット化を支える3次元実装技術の研究開発
  3. 多体相互作用の高効率な表現方法の研究開発
  4. 量子アニーリング機構の設計最適化技術に関する研究開発
  5. 量子磁束回路を用いた量子ビット用制御・読出し回路の研究開発
  6. 量子ダイナミクスの高速並列シミュレーションによる量子アニーリングの性能評価の研究開発

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