NVIDIAが作った「GPU」と「量子コンピューティング」の融合システムとは?古典と量子が両立するコンピューティング【前編】

GPUによる高性能計算と量子コンピューティングを組み合わせたシステムとは、どのようなものなのか。その鍵になるベンダーNVIDIAの動向から、具体的に探る。

2023年07月10日 05時00分 公開
[Ed ScannellTechTarget]

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 人工知能(AI)技術を使ったアプリケーションの開発が急速に広がっている。こうした中で、新たな動きとして大きくなる可能性があるのが、今日まで一般的に使われてきたコンピューティング(計算)手法である古典コンピューティングと、量子力学の法則を用いた量子コンピューティングの融合だ。その兆候は、ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC:高性能計算)向けにGPU(グラフィックス処理ユニット)を提供してきたNVIDIAの新システムに見ることができる。どのようなものなのか。

「GPU」と「量子」の“融合システム”の中身はこれだ

 NVIDIAは2023年3月、量子コンピューティング分野のスタートアップQ.M Technologies(Quantum Machinesの名称で事業展開)と共同開発した新システム「NVIDIA DGX Quantum」(以下、DGX Quantum)を発表した。これはGPUによるアクセラレーテッドコンピューティング(計算処理の高速化)を組み合わせる量子コンピューティングシステムだ。主に以下2つの技術を使っている。

  • NVIDIAのアクセラレーテッドコンピューティング用モジュール「NVIDIA Grace Hopper Superchip」(Grace Hopper Superchip)
  • Quantum Machinesの量子制御システム「OPX+」

 GPUによるアクセラレーテッドコンピューティングを量子コンピューティングと組み合わせるシステムが、DGX Quantumだと言える。別の言い方をすればDGX Quantumは、古典コンピューティングの技術と量子コンピューティングの技術を組み合わせて、アプリケーション開発ができるようにする。

 Grace Hopper Superchipは、NVIDIAのCPU「NVIDIA Grace CPU」と、GPU「NVIDIA Hopper GPU」を組み合わせたモジュールだ。AI技術を使う大規模なアプリケーションや、HPCアプリケーション向けの設計となっている。一方のOPX+は、古典コンピューティングのリソースと量子制御機能をつなぐ役割を担い、計算速度を向上させる。

 DGX Quantumは、Grace Hopper SuperchipとOPX+を汎用(はんよう)インタフェース規格「PCI Express」(PCIe)で接続する。NVIDIAによれば、DGX QuantumはGPUと量子コンピューティング用演算装置「QPU」(量子処理ユニット)間で、1マイクロ秒(1秒の100万分の1)以下のレイテンシ(遅延)を実現する。


 中編は、古典コンピューティングと量子コンピューティングの融合を深掘りする。

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