こんにちは、プチブレイクスルーというかスパコンテクをPCに持ってきたことでblueqatSDKで大規模QAOAができるように。これまではせいぜい10-20量子ビット程度でしたが、シミュレーションですが、100-1000量子ビット単位がある程度手軽にできるようになってきました。解説します。
QAOAは量子アニーリングと呼ばれる組合せ最適化問題を解く問題を量子ゲート方式の量子コンピュータ上で計算するようなアルゴリズムです。
基本的には時間発展と呼ばれる計算に組合せ最適化問題を設定した問題を分解していれます。この時間発展は量子ゲートと呼ばれる操作に分解されます。
今回はQAOAと呼ばれる計算で、社会問題の最小化を計算する式を量子ゲートに分解し、100量子ビットのサイズで計算してみました。結果として手元のPCはintel i5-10300ですが、数分かかりましたが特になんか大きな障害なく普通に計算ができました。
その後最適化された量子回路を使い、サンプリングといって解を100回取り出しました。下の図を見る限りは解を評価するのが大変そうです。
QAOAでは、最小化するのは期待値といって<psi|H|psi>の式です。これらは状態ベクトルをフルで保存しなくても得ることができるため、これまで50量子ビットまでしか計算できないといわれていたものが大規模計算できるようになりました。また、サンプリングといって解を取り出すほうも問題なく計算できます。
また、まだこれはCPUでの計算で、AIのようにGPUを使うことで劇的に性能を伸ばすことが可能です。
新型のblueqatSDKはすぐに顧客へのベータ提供を経て今後公開予定ですのでご期待ください。
以上です。