量子アニーリングマシンと高性能計算機とをシームレスに連携するプログラミング基盤
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20K11838
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60090:High performance computing-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小松 一彦 東北大学, サイバーサイエンスセンター, 准教授 (50813888)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | アニーリングマシン / イジングマシン / クラスタリング / イジングモデル / 量子計算 / 高性能計算 / 量子アニーリング / プログラム基盤 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、量子アニーリングマシンがGPUなどに次ぐ新たなアクセラレータとして高性能計算機と融合して活用されることを見越し、従来のアプリケーション開発者が慣れ親しんだ高性能計算機のプログラミング環境からも量子アニーリングマシンを活用できるプログラミング基盤の要素技術を研究開発する。これにより、アプリケーション開発者の負担を抑制しつつ、量子アニーリングマシンを活用でき、量子アニーリングマシンと高性能計算機を融合した将来の情報処理基盤の確立に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子アニーリングマシンを高性能計算機の新しいアクセラレータとして容易に利用できるプログラミング基盤の要素技術を確立するために、従来のアクセラレータを利用するためのプログラム情報やライブラリ情報を活用する。そのために、量子アニーリングマシンへのオフロードの検討と、量子アニーリングマシンのためのプログラム基盤開発、量子アニーリングマシンの量子ソルバ活用の3つの研究項目を設定し、研究を遂行している。
量子アニーリングマシンへのオフロードの検討については、これまで研究開発を行ってきたイジングモデルを用いたクラスタリング手法について、様々な量子および疑似量子アニーリングマシンを用いて、詳細な性能評価および分析を行った。具体的には、イジングマシンに基づくクラスタリングを用いて、TTS、精度、実行時間という3つの指標を用いて、評価分析を行った。その結果、アニーリングマシンへオフロードすることにより、精度の高いクラスタリングが実現できることが分かった。一方、実行時間という観点では、従来計算機によって近似解を求めるk-meansが高速であることが明らかになった。以上の結果により、アプリケーションの求める要求要件に応じて、量子アニーリングマシンを利用するべきか、従来の計算機を使うべきかを決める必要があることが明らかになった。
プログラミング基盤開発および量子ソルバの活用については、イジングモデルに基づくクラスタリング手法を主としたプログラミング基盤の開発を行った。さまざまなアニーリングマシンの量子ソルバを基盤のバックエンドとして活用することで、アニーリングマシンの違いを意識することなく、利用することが可能なプログラミング基盤を開発した。
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Report
(4 results)
Research Products
(38 results)
