未踏会議2022 2021年度 未踏ターゲット事業 採択PJ 「オープンソースの量子コンピュータ・クラウド基盤開発」の紹介

1. [ 2021年度 未踏ターゲット事業 採択PJ ]
オープンソースの
量子コンピュータ・クラウド基盤開発
未踏ナイト
2022/3/10(木)
束野 仁政(つかの さとゆき)
1
@snuffkin

2. 量子コンピュータ・クラウド・サービスの現状
さまざまなクラウドサービスで公開
2
さまざまなデバイス(10社以上)
2016年に量子コンピュータが一般公開

3. 量子コンピュータ・クラウドサービスの現状
3
デバイス
クラウドサービス毎に異なるライブラリ
クラウドサービス
(プロバイダ)
ライブラリ
利用者

4. 量子コンピュータ・クラウドサービスへの期待
4
デバイス
クラウドサービス
統一
サービス
好きなライブラリで
好きなデバイスを利用
？
(プロバイダ)
利用者

5. 量子コンピュータ・クラウドサービスへの期待
5
研究者
クラウドサービス
統一
サービス
量子計算の研究室
(理論研究)
？
独自シミュレータ
デバイス

6. 量子コンピュータ・クラウドサービスへの期待
6
クラウドサービス
統一
サービス
量子コンピュータの
研究開発
？
独自
量子コンピュータ
デバイス
研究者

7. 量子コンピュータ・クラウドサービスへの期待
7
クラウドサービス
統一
サービス
(将来)個人向け
量子コンピュータ
？
個人用
量子コンピュータ
デバイス
利用者

8. 量子コンピュータ・クラウドサービスへの期待
8
個人用
量子コンピュータ
独自シミュレータ
独自
量子コンピュータ
？
現状
存在しない
・開発コストかかる
・研究者は研究に
集中したい
1. 耐障害性
2. 運用コスト
3. スケーラビリティ
4. 拡張性

9. 提案プロジェクト
9
個人用
量子コンピュータ
独自シミュレータ
独自
量子コンピュータ
Gate-based Quick Quantum Infrastructure (gaqqie)
Webコンテンツ 実行結果 ジョブ管理
ユーザ管理 デバイス管理
本プロジェクト

10. 提案プロジェクト
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個人用
量子コンピュータ
独自シミュレータ
独自
量子コンピュータ
独自量子コンピュータをクラウド公開するときに必要な機能
Webコンテンツ 実行結果 ジョブ管理
ユーザ管理 デバイス管理
ユーザ管理
Web画面
API
ジョブ管理
(キューなど)
実行結果の蓄積
独自コンピュータ用の
命令に変換
命令の実行
多くの機能をgaqqieが提供

11. 提案プロジェクト オープンで汎用性の高い技術を採用
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個人用
量子コンピュータ
独自シミュレータ
独自
量子コンピュータ
Webコンテンツ 実行結果 ジョブ管理
ユーザ管理 デバイス管理
開発言語
・(Web)JavaScript、Vue+Veutify
・(Web以外)Python
開発環境
・Serverless Framework
APIのフォーマット仕様
・RESTful + JSON
→OpenAPIで定義し、
Swagger CodegenでAPI周りのコードを生成
独自のコンピュータや
シミュレータと
プル型で通信
サーバレス・アーキテクチャ

12. 提案プロジェクト 現状（2022年3月）
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個人用
量子コンピュータ
独自シミュレータ
独自
量子コンピュータ
Gate-based Quick Quantum Infrastructure (gaqqie)
Webコンテンツ 実行結果 ジョブ管理
ユーザ管理 デバイス管理
複数のプロバイダに対応

13. gaqqieが実現する、量子コンピュータのインフラ
1. 一般の利用者
好きなライブラリで量子プログラミング
好きなデバイスで実行
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2. 量子計算の研究室
さまざまなデバイスでの実行結果を一元管理
独自シミュレータも追加可能
3. 量子コンピュータの研究開発
少ない手間でクラウドサービスを公開し、低コストで運用

14. gaqqieが実現する、量子コンピュータのインフラ
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多様なユーザと、多様な量子コンピュータがつながり
量子コンピュータの研究や利用をスムーズにする

15. 未踏ターゲット事業、面白いです！
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「新しい資本主義実現会議」萩生田経済産業大臣提出資料より
https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/atarashii_sihonsyugi/kaigi/dai4/gijisidai.html
・建築パラメトリックデザインのための対話的動線計画最適化
・組合せ最適化問題とQBoostを融合させた汎用機械学習モデルの開発
・アニーリングマシンを用いたエネルギー利用最適化
・アニーリングマシン体験学習型Webサービスの開発
・NISQデバイス向けの最適VQE設計アルゴリズムの開発
・バミューダン・オプションの価格および感応度評価に用いる量子深層学習ツールの開発
・古典・量子ハイブリッドな高機能プログラミング言語の設計及び処理系の開発
・量子回路設計に向けた量子部分観測マルコフ決定過程(Q-POMDP)手法の開発
2021年度未踏ターゲット事業 採択プロジェクト(gaqqie以外)
https://www.ipa.go.jp/jinzai/target/2021/koubokekka_index.html

16. GitHubで公開中
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https://github.com/gaqqie/gaqqie
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