量子コンピューターのアプリケーション開発をしたい方向けに GPU を用いた新しい NVIDIA の 量子コンピューター向けのアプリケーション ソフトウェア開発キットのご紹介です。

https://developer.nvidia.com/cuquantum-sdk 

量子コンピューターのアプリケーションを開発したいと考えている方は敷居が高いと思っていませんか。 量子コンピューターを利用するにはインターネット経由で 高額な量子コンピューターのハードウェアを利用するのが一般的ですが まだ安定して供給がされていません。

一方で 昨今 量子コンピューターの 性能も向上していますが、 それ以上に向上しているのが GPU と呼ばれる グラフィカルプロセッサーユニット を科学計算 向けに利用する AI 向けの 計算 ユニットが話題です。

これは通常の店頭で販売されている ゲーミング用の GPU と呼ばれるものを 科学計算 向けに 特化した形で提供されているものですが 最近は特に生成 AI と呼ばれる 新しい AI が開発が活発化されているがために非常に多く取引されている形式です。 近年 この GPU を利用した量子コンピューティングの計算というのが注目されており 2020年代に入ってから この GPU を利用して アプリケーション開発をする新しいツールが NVIDIA から提供が開始されました。 それがcuQuantumです。

cuQuantumは現在 市場に投入されている多くの GPU をサポートしており 無料でインストールができます 。弊社でも量子コンピューターの計算において 多くの ベンチマークを公開していますが CPU に比べて非常に早く使いやすい ものとなっています。 また昨今 利用されている 多くの マルチ GPU の仕組みと相性がよく 多くの GPU をつなげることによりさらに高速化が期待できます。

cuQuantum の良いところは既存の一般的な量子コンピューターのソフトウェア開発キット と容易に接続できることであり、 既存のアプリケーションのバックエンドと呼ばれる 、計算資源を指定するだけで 高速化が期待できます。 現在主に推奨されるのは 米国 IBM 社が提供するQiskit もしくは Google 社が提供する Cirq となっています。 これらのソフトウェア開発キットも全て無料で提供されていますので 現在 環境をお持ちの方は容易にインストールができ 利用を開始できます。

現在 このツールは全世界的にスタンダードとなっており 米国 Amazon 社 、米国 Google 社 、米国 IBM 社、 米国 マイクロソフト社 を始めとして 全世界で利用されて初めています。 理由は シンプルで とにかく高速化が期待でき 既存の生成 AI 環境にそのままインストールできるため 環境の 準備や リソースの準備がほぼ不要であるというのがあげられます。 世界中 GPU を持っている人や企業研究所 またこれから生成 AI 用に GPU を導入する研究所など 世界中で導入が進んでいます。 弊社でも毎日のように多くの問い合わせをいただいており 日々 導入 そして チュートリアル に走り回っております。

このツールの利点はそれだけではありません。 実は 内部に2種類のツールを保有しており それを使い分けることで様々な量子コンピューターのアプリケーションに対応できるというのがあります。 これら 2種類を使い分けることができるのは現時点では NVIDIA のツールのみとなっており これも導入側の大きなモチベーションとなっています。 また NVIDIA 公式ツール として GPU の性能を最大限引き出す ように設定されており、 かつ 頻繁な アップデートもあります。 今となっては 超巨大企業となった NVIDIA の サポート体制や リソースを活用することにより 他の量子コンピューター アプリケーション 開発ツール の追従を許しません。 このツールの登場以前は 開発競争も 一般でしたが 実際 NVIDIA の ハードウェア そして 公式ツール として非常に強力であるため 現在では スタンダードとして認知されています。

現在 AI の導入が各国で進んでいます。 一方で 量子コンピューター も日々話題に上がり ハイパフォーマンスコンピューティング の現場では 量子 抜きには 導入は難しいというところまで普及してきています。 そんな中 登場した NVIDIA のcuQuantumは 追加のハードウェアなし そして頻繁なバージョンアップ NVIDIA の公式ツールということで 非常に多くの導入が進んでいます。

まだ登場したばかりのツールですが 弊社ではすでに 数千枚単位の GPU に インストールを行ってきました。 日本国内だけならず 米国を含めた 全世界で需要が高まっており 多くの問い合わせを全世界から受けています。 これは NVIDIA の公式 統合 フレームワークとして ブルーキャットが 提供されているからです。 弊社では NVIDIA のcuQuantumの性能を引き出すための環境設定 や アプリケーション開発など 全てのレイヤーにおいて ノウハウを持っており 導入後も効率的にどのように ツールを使えば アプリケーションを開発できるかのノウハウが備わっている ため 世界最先端 レベルの米国からも 多くの問い合わせをいただいているという状況です。

現実的には NVIDIA の GPU を利用した量子コンピューティングのアプリケーション開発は 量子コンピューターそのものではないですが 近年 性能が 飛躍的に向上する GPU を利用した方が現在の量子コンピューターよりも性能の良いアプリケーションができる仕組みが整っています。 まるそのため 量子コンピューター単体を利用するだけではなく ハイブリッド もしくは シミュレーションの需要が非常に高まっており 弊社でも NVIDIA の GPU を複数台 組み合わせることにより数千量子ビット単位の 巨大な計算を実行できています。 ぜひ皆さんで この新しい量子コンピューターの依頼を体験してみてください。 GPU を持っていれば追加の 予算なくすぐに量子コンピューターのアプリケーションを開発することができます。