common.title

Docs
Quantum Circuit
TYTAN CLOUD

QUANTUM GAMING


Overview
Contact
Event
Project
Research

Terms of service (Web service)

Terms of service (Quantum and ML Cloud service)

Privacy policy


Sign in
Sign up
common.title

[ベンチマーク]53量子ビット組合せ最適化問題、GPUテンソルネットワーク量子ゲート量子コンピュータシミュレータとCPUのベンチマーク

Yuichiro Minato

2023/08/19 09:22

ここでは、量子コンピュータのアプリケーション開発に近年欠かせなくなってきているテンソルネットワークを利用したアプリケーション開発のベンチマークを紹介します。

今回は、53量子ビットのQAOAと呼ばれる組合せ最適化問題を解くための問題のベンチマークです。MAXCUT問題を解いています。

今回実装したのは、

MAXCUT問題

53量子ビット

QAOA

random-3-regularという構造

実装の際に利用したソフトウェアは、

quimb

cotenga

jax

となっています。ソフトウェアが最適化されていない可能性もありますので、今後の量子ゲート型量子コンピュータのソフトウェア開発の参考にしてもらえればと思います。

今回計算を比較したのは、

CPU

GPU

での実装となります。一般的にGPUを利用すると量子コンピュータのシミュレーションは高速になります。cuStateVecを利用した量子コンピュータのシミュレーションでは、明らかに高速になっているのがわかります。CPUとV100GPUで状態ベクトルシミュレータと呼ばれるものを比較した場合、100倍以上の高速化を実現しています。

今回はそれとは異なる次世代型の新しいテンソルネットワークシミュレータのベンチマークをいち早くお届けします。計算結果は、

となりました。確かに多少は速くなっていますが、cuStateVecのような極度の高速化とはいかず、30%程度の高速化となっています。今回はソフトウェアはquimb+cotengra+jaxを利用しました。

また、予備調査でNVIDIA A100 GPU *8枚構成のマルチGPU環境でも同様の計算を行いましたが、あまり実行速度は変わりませんでした。

今後はより量子コンピュータのアプリケーションやシミュレータにGPUを最適化することで高速化が実現できるかもしれません。引き続きcuQuantumを利用するなど、実用的な量子コンピュータのアプリ開発に向けてベンチマークを公開してまいります。

以上です。

© 2025, blueqat Inc. All rights reserved