新しいコンピューティングの力を、
次の社会のために
現在のスパコンやスマホなどに使われている古典コンピュータの中で情報は「ビット」という情報の最小単位で処理が行われます。
携帯電話の通信容量でよく使われる「何ギガ」という表現も、正確には「何ギガバイト」という単位であらわされ、１ギガバイトは８０億ビットという情報量を意味します。
一方、量子コンピュータでは、「量子ビット」という単位で情報を処理します。
シリコン量子コンピュータは、その量子ビットをシリコン半導体中の電子のスピンを用いて実現する技術になります。産業上、熟成した技術であるシリコン半導体技術を用いることで開発コストが抑えられ、さらに量子コンピュータの大型化に必須な高集積化が可能なことが特長です。
政府・国立研究開発法人科学技術振興機構(略称：JST)が推進する「ムーンショット型研究開発事業」の目標６「2050
年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現」（構想ディレクター：大阪大学 大学院基礎工学研究科 北川
勝浩教授）の研究開発プロジェクトのひとつとして「大規模集積シリコン量子コンピュータの研究開発」が採択されました。このプログラムマネージャを、日立製作所研究開発グループ
基礎研究センタ主管研究長の水野弘之が担当します。
本プロジェクトでは、シリコン半導体技術を駆使して大規模なシリコン量子コンピューティング技術の研究開発を行います。これにより、2030年に一定規模のNISQ*1量子コンピュータを開発、量子誤り訂正の有効性実証し、2050年には誤り耐性型汎用量子コンピュータの実現をめざします。
*1)Noisy Intermediate-Scale Quantumの略称。量子ビット数が数十~数百個程度の量子コンピュータ。
CMOSアニーリングは、日立が研究開発を進める組合せ最適化技術です。様々な種類の組合せ最適化問題を統一的に扱うために、イジングモデルと呼ばれる統計力学の分野で用いられてきた数理モデルを使って解きたい問題を記述し、その上で、イジングモデルの計算に特化したハードウェアを使って問題を効率的に解いていきます。2015年に最初のCMOSアニーリングマシンを発表して以来、いくつかの実装方式を開発しています。
CMOSアニーリングを、金融取引の最適化問題に適用するためのキー技術の開発について、研究者に話を聞きました。
アニーリングマシンの開発を主導する山岡雅直に、どのようにして、この世界的な開発を成し遂げたのか話を聞きます。キモはやはり「人との協調」にありました。
現代社会には「最適な組合せ」が解決の鍵となる問題があります。複雑化した問題をいかにして効率良く解き明かすか。この難題に、独自の新概念のコンピューティング技術で挑む日立の若手研究者に話を聞きました。
CMOSアニーリングを活用して、時間ごとの必要人数やタスク(職務)、休暇希望、勤務頻度、通勤時間などの複雑な条件に対応した勤務シフトを作成します。
新型コロナウイルスが猛威を振るう中、多くの人が在宅で働くようになりました。感染リスクを最小限に抑え、いかに研究活動を継続させることができるか。日立の中央研究所では、自ら開発した「CMOSアニーリング技術」でその解決に取り組みました。
損害保険ジャパン日本興亜株式会社とSOMPOリスクマネジメント株式会社、株式会社日立製作所は、CMOSアニーリングの損害保険ポートフォリオ最適化への適用検討に合意し、本格的な実証実験を開始します。
日立北大ラボが中心となって、社会課題という現実の事象を数式で表現し、マシンに入力できる形に変換するためのソフトウェア技術の開発に、世界中から組織や世代を超えて、長期間アイデアを競いながら開発する「実問題プログラミングマラソン」というアプローチで取り組んでいます。単純なベンチマークではなく、実際の問題を取り扱うことで、実用につながる高性能なアルゴリズムが考案され、量子コンピュータやCMOSアニーリングマシンの社会実装を促進します。
2019年度は、地域における買物支援サービスを、道路状況や顧客の需要変化も考慮して定式化し、従来アルゴリズム*1対して、顧客の平均待ち時間を30%以上短縮可能なアルゴリズム*2を開発しました。
＊1)Lin-Kernighan-Helsgaun (LKH) アルゴリズム（巡回セールスマン問題の効率解法）
＊2) H. Uchigaito,
T.
Shirai, Y. Iwata, N, Mertig, Y. Sugie, T. Oizumi, H. Teramoto, A. Nakamura, S. Minato, T.
Komatsuzaki, and
T. Takemoto, "Minimizing customer waiting time with a new delivery-tour planning algorithm based on
tour
division and dynamic route optimization," In Proc. of 2020 International Symposium on Nonlinear
Theory
and its Applications (NOLTA 2020), Nov. 2020.
2020年度は、電気自動車等を用いて分散型小型グリッド間の電力需給安定化と人・モノの輸送を両立する新電力サービスを提案、定式化しました。これは、北海道岩見沢市で開発中の、低炭素化社会の実現と地域産業発展をめざした地域エネルギーシステムの一部となるものです。
一か月間のコンテストを通じて、参加登録者数は世界各地から1700名を超え、200を超える解答プログラムが提出されました。
2022年12月8日～2022年12月13日 「量子芸術祭 Quantum Art Festival 1/4」に参加【Linking Societyサイトへ】
2021年11月5日～2022年1月31日 日立北大ラボ×北海道大学コンテスト2021「未来の自律分散型まちづくり」を開催
2021年3月19日 日立北大ラボ×北海道大学コンテスト2020「未来の自律分散型まちづくり」表彰式を開催
2020
2019
2018
2015
2005
