2023 Fiscal Year Annual Research Report
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 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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| Keywords | アニーリングマシン / イジングマシン / クラスタリング |
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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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