IBMはQiskit Functions Catalogで量子コンピュータの開発を容易にします

IBM は本日、量子コンピューターの操作に伴う多くの複雑さを抽象化することで、量子コンピューターのプログラミングを容易にすることを目的とした新しいサービス セットである Qiskit Functions Catalog を発表しました。

「量子コンピュータをクラウドに移行して以来、これは次の大きな転換点になると思います」と、IBMの量子プログラム担当副社長ジェイ・ガンベッタ氏は語った。「量子コンピュータが何を実現できるのか、とても楽しみです。それを実現するには、高性能なハードウェアはもちろんのこと、高性能なソフトウェアも必要です。私にとって、量子コンピュータをクラウドに移行し、コミュニティの反応を見るのと同じくらいワクワクしています。」

量子コンピュータはますます大規模化し、性能も向上しています（そしてエラー訂正能力も向上しています）。従来のコンピュータでは計算に途方もない時間を要するアルゴリズムを実行できるマシンが登場するまでには、まだ少なくとも数年はかかるでしょうが、現世代のマシンは、少なくとも限られた実験には使える段階に達しています。しかし、使えるハードウェアを持つことは重要ですが、そのハードウェア向けにアプリケーションを開発することは、また別の話です。

2017年にリリースされたIBMのQiskitは、MicrosoftのQ#やGoogleのCirqなどを含む数少ない量子プログラミングフレームワークの一つですが、おそらく最も広く利用されているフレームワークの一つです。Functions Catalogの背後にある考え方は、量子コンピュータとその不安定な動作の管理に精通していない可能性のあるドメインエキスパートでも、量子コンピューティングを使い始められるようにすることです。例えば、Qedmaのような企業は、エラー軽減のための独自の革新的な手法を関数に組み込んでいます。

これがIBMの全体的なアプローチです。量子コンピューティング業界全体と連携し、従来のコンピューターのプログラミングと同様に、開発者がQiskitベースのアプリケーションで利用できる関数ライブラリを構築するのです。他のパートナーには、Q-CTRL、Algorithmiq、QunaSysなどがいます。Qedmaと同様に、Algorithmiqはノイズの多いシステムにおけるエラー軽減に焦点を当てたサービスを提供しており、QunaSysは化学関連の問題に基本的な応用が期待される基底状態エネルギー推定問題の解決を目指すサービスを提供しています。

「古典的な抽象化の世界でソフトウェアとコンピューティングの進歩を牽引してきたものが、量子の世界でも現実のものになりつつあります」とガンベッタ氏は述べた。結局のところ、今日ではアセンブリ言語の記述に重点を置く開発者はそれほど多くない。しかし、量子コンピューティングの世界では、開発者が特定のターゲットハードウェア向けに、自らのアルゴリズムを量子回路にマッピングする方法を考え出さなければならなかったのは、それほど昔のことではない。Qiskitフレームワークはすでにこの多くを抽象化しており、今回のFunctions Catalogは、量子コンピューティングの専門家ではない人々が、エコシステム全体の多くのイノベーションをより簡単かつ容易に活用し、自身の問題に適用できるようにすることを目指している。

「これは、コンピューターをクラウド上に置いた時と同じくらい大きな出来事になると思います。なぜなら、量子ゲートや量子回路とは何かを学ぶ必要から、『量子コンピューティングが自分のワークフローにどのように組み込まれるのか、実際に確認できるようになるのだろうか？』という段階に移行するからです。そして、細かい点を気にする必要はありません。これはほんの始まりに過ぎません」とガンベッタ氏は述べた。彼はまた、ソフトウェアとハ​​ードウェアの継続的なイノベーションと、より大規模なパートナーエコシステムからのイノベーションが相まって、ユーザーに簡素化された開発者エクスペリエンスを提供し、最終的には量子コンピューティングの可能性を最大限に引き出すと強調した。

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ガンベッタ氏は、同社がエンタープライズ開発者をターゲットとする段階にはまだ至っていないことを強調した。「物理学者から計算科学者、そして化学者へと移行しました。（中略）コンピューター科学者が参入し、量子コンピューターで実現可能な技術的幅を広げるための道が開かれつつあるのです」と彼は述べた。

本日の発表の一環として、IBMは量子ソフトウェア開発キット（QSDK）向けの新しいベンチマークセット「Benchpress」もリリースしました。IBMは1,000以上のテスト（IBM自身が作成したものはごくわずか）を用いて、QiskitをBQSKit、Braket、Cirq、Stak、TKETと比較しました。IBMがパフォーマンス向上のためにRustで書き直したQiskitは、通常、他のSDKを大幅に上回るパフォーマンスを発揮します。例えば、回路のトランスパイルと生成は13倍高速化し、その過程でより効率的な回路も生成しました。