オランダのハイブリッド量子/HPC基盤の構築に向けて

Основные понятия

量子Inspireは、ハイブリッドアルゴリズムの実行を可能にする設定を開発することで、量子アプリケーションの実現に重要な一歩を踏み出した。また、オランダ国立ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)センターとの統合に向けた初期的な取り組みも行われている。

Аннотация

本論文では、量子InspireとオランダのHPCセンターSURFが協力して、ハイブリッド量子クラシカルインフラストラクチャの開発に取り組んでいる状況について説明している。

主な内容は以下の通り:

1. ハイブリッド量子クラシカルアプリケーションを効率的に実行するためのインフラストラクチャの設計について、アプリケーション、タスク、制御の3つの階層に分けて検討している。

2. 量子Inspireでは、クラシカルサーバとの高速な連携が必要なハイブリッドアルゴリズムの実行を可能にするための「タスクマネージャ」を開発した。このタスクマネージャは、クラシカルとQuantum Inspireのリソースを効率的に協調させることができる。

3. Quantum InspireとオランダのスーパーコンピューターSNELLIUSを統合するために、2つのSLURMクラスターを使う方式を検討した。これにより、HPC側とQuantum Inspire側の両方からジョブの管理・制御が可能となる。

4. 現在の設計には課題もあり、ジョブの優先順位付けや予約機能の導入など、さらなる改善の余地がある。また、欧州全体での量子-HPC連携基盤の構築にも取り組んでいく予定である。

Статистика

ハイブリッドタスクの実行時における、タスクマネージャの初期化に3秒792マイクロ秒、実行に17マイクロ秒、終了に200マイクロ秒を要する。
2つのSLURMクラスターを使うことで、HPC側とQuantum Inspire側の両方からジョブの管理・制御が可能となる。

Цитаты

"Quantum Inspire has taken important steps to enable quantum applications by developing a setting that allows the execution of hybrid algorithms."
"Together with SURF, the IT collaboration for education and research in the Netherlands and host of the Dutch National supercomputer Snellius, preliminary work has also been done to enable the execution of hybrid applications."

Ключевые выводы из

Towards a Dutch hybrid quantum/HPC infrastructure

by Olaf... в arxiv.org 03-27-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.17649.pdf

Дополнительные вопросы

量子コンピューティングとHPCの統合を進めるにあたり、どのようなセキュリティ上の課題が考えられるか。

量子コンピューティングとHPCの統合において、セキュリティ上の課題は重要です。まず、量子コンピュータは従来のコンピュータとは異なる脆弱性を持つ可能性があります。量子コンピュータは従来の暗号化手法を破る可能性があるため、データのセキュリティとプライバシーが懸念されます。そのため、データの暗号化やセキュアな通信チャネルの確立が必要です。また、量子コンピューティングの特性上、量子状態の乱数生成や暗号鍵の生成においてもセキュリティ上の課題が生じる可能性があります。さらに、HPCとの統合において、異なるシステム間でのデータのやり取りやアクセス制御においてもセキュリティリスクが存在します。したがって、統合されたシステム全体のセキュリティポリシーの策定と実装が不可欠です。

量子-クラシカルハイブリッドアプリケーションの開発において、プログラミング言語の制限はどのように解決されるべきか。

ハイブリッド量子-クラシカルアプリケーションの開発において、プログラミング言語の制限は重要な課題です。特定のプログラミング言語に制約されることで、開発者の柔軟性が制限され、アプリケーションの多様性が損なわれる可能性があります。この問題を解決するためには、複数のプログラミング言語をサポートし、開発者が自由に選択できる環境を整備する必要があります。さらに、異なるプログラミング言語間のインターフェースや相互運用性を確保するための標準化が重要です。開発者が自身の得意な言語やツールを使用できるような環境を整備することで、ハイブリッドアプリケーションの開発効率と品質を向上させることができます。

量子コンピューティングとHPCの連携を欧州全体で推進する際、各国の研究機関や企業間の調整をどのように行うべきか。

欧州全体で量子コンピューティングとHPCの連携を推進する際には、各国の研究機関や企業間の調整が不可欠です。まず、共通の基準やプロトコルを策定し、異なる国や組織間での情報共有やデータ交換を円滑に行うための枠組みを整備する必要があります。さらに、欧州全体の量子コンピューティングとHPCのインフラストラクチャーを統合するための組織やプラットフォームを設立し、各国の研究機関や企業が参加しやすい環境を整えることが重要です。また、共同プロジェクトや研究交流の促進、資金調達の支援など、異なる国や組織間の協力を促進するための仕組みを構築することが欧州全体での連携を強化する上で重要です。