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大阪大、GPU 1024 枚で史上最大規模の量子化学量子回路シミュレーションを達成

大阪大学の量子情報・量子生物学研究センターとフェックスターズ社は、1,024 個の GPU を併用した量子化学向け反復量子位相推定回路の古典シミュレーションに世界最多級での成功を収めました。この研究は、従来の約 40 量子ビットに制限されていた状態ベクトルベースのシミュレーションの壁を破り、より大規模な分子系の解析を可能にします。成果は 2026 年 3 月にカリフォルニア州サンノゼで開催された NVIDIA GTC 2026 で発表されました。量子コンピュータの実用化、特に耐障害性のある量子コンピュータ(FTQC)の到来に備え、その上で動作するアルゴリズムを事前に検証する必要性が高まる中、この技術的ブレークスルーは薬物発見や気候変動対策のための新材料開発における計算能力の拡張に寄与します。研究チームは Mizukami 博教授、寺西祐介氏、平岡正磨氏、西田翔氏らで構成され、少量子ビット数で動作する反復量子位相推定(IQPE)を「chemqulacs-gpu」というシミュレータに実装しました。さらに、AIST の ABCI-Q システム上に設置された NVIDIA H100 GPU を最大 1,024 基まで活用し、大規模 GPU クラスター向けの新しい並列計算技術を開発・適用しました。これにより計算ボトルネックを克服し、広大な計算時間を要する大規模回路シミュレーションの実現に至りました。Mizukami 教授は、48 時間の計算ウィンドウ内で技術的困難や予期せぬ課題に直面したが、若手研究者らの粘り強い取り組みと運用スタッフの迅速な支援により、世界最高レベルの成果を達成できたと述べています。この実績は、将来の複雑で現実的な分子シミュレーションに向けたアルゴリズム開発の加速を後押しし、量子技術の産業応用への道筋を明確にします。

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