Amazon Braket

量子コンピューティングを深く知り、試してみる

Amazon Braket はフルマネージド型の量子コンピューティングサービスであり、研究者やデベロッパーがテクノロジーの使用を開始し、研究と発見を加速するのに役立ちます。Amazon Braket は、量子アルゴリズムを探索および構築し、量子回路シミュレータでテストし、さまざまな量子ハードウェア技術で実行するための開発環境を提供します。

量子コンピューティングは、量子力学の法則を利用して情報を新しい方法で処理することにより、古典的なコンピュータの範囲を超えた計算問題を解決する可能性を秘めています。このコンピューティング手法を用いることで、化学工学、材料科学、創薬、金融ポートフォリオ、最適化、機械学習などの分野を変革できます。しかし、これらの問題を定義し、それらを解決するために量子コンピュータをプログラミングするには、新しいスキルが必要です。これは、量子コンピューティングハードウェアに簡単にアクセスできない環境では、習得することが困難です。

Amazon Braket はこれらの課題を克服し、お客様が量子コンピューティングを探索できるようにしています。Amazon Braket では、独自の量子アルゴリズムをゼロから設計および構築することも、あらかじめ構築された一連のアルゴリズムから選択することもできます。アルゴリズムを構築すると、Amazon Braket は、アルゴリズムをテスト、トラブルシューティング、および実行するためのシミュレーターについて、いくつかの選択肢を提供します。準備ができたら、D-Wave の量子アニーラーや Rigetti および IonQ のゲートベースのコンピュータなど、選択したさまざまな量子コンピュータでアルゴリズムを実行することもできます。Amazon Braket を使用すると、組織の量子コンピューティングの可能性を評価し、専門知識を構築できます。

Amazon Braket がリリース – AWS を使って今すぐ量子コンピューティングの探索を始めましょう (2:26)

利点

すぐに使用開始できる

Amazon Braket には単一の環境が用意されており、インフラストラクチャのセットアップや管理を行ったり、さまざまな量子ハードウェアプロバイダーとの間でアクセス権を交渉したり、さまざまな環境を組み込むためのコードを記述したりすることなく、量子アルゴリズムを構築、テスト、実行できます。Amazon Braket では、フルマネージド型の Jupyter ノートブックを利用できます。このノートブックを使用すると、想定されるアプリケーションを深堀したり、結果を可視化したり、量子アルゴリズムを最適化したりできます。また、プリインストールされたデベロッパー用ツール、サンプルアルゴリズム、チュートリアルをノートブックから選択でき、量子コンピューティングをすばやく簡単に開始できます。

さまざまな量子コンピューティング技術を試す

Amazon Braket を使用すると、超伝導量子ビットおよびイオントラップに基づいて構築された量子アニーラーやゲートベースのシステムなど、さまざまな種類のハードウェアにアクセスできます。Amazon Braket のクロスプラットフォームデベロッパーツールは一貫したエクスペリエンスを提供するため、複数の開発環境を学ぶ必要はありません。これにより、アプリケーションに最適な量子コンピューティング技術を簡単に探ることができます。

専門家によるサポートを受けられる

Amazon Quantum Solutions Lab は、お客様と、AWS の量子コンピューティングのエキスパートおよび当社のテクノロジーおよびコンサルティングパートナーをつなぐ共同研究およびコンサルティングプログラムです。その契約内容は組織のニーズに合わせて特別にカスタマイズされており、社内の専門知識を構築し、新しい量子アプリケーションの開発を加速するのに役立ちます。

量子アルゴリズムと古典的なアルゴリズムから成るハイブリッドアルゴリズムを実行できる

Amazon Braket を使用すると、量子操作と最適化、および古典的なコンピュータで動作する他のプロセスが組み合わされた、ハイブリッド量子アルゴリズムを構築および実行できます。ハイブリッドアルゴリズムは、反復的なアプローチを使用して、今日の量子コンピューティングシステムに固有のエラーの影響を軽減するのに役立ちます。

統合されたクラウドエクスペリエンス

Amazon Braket は量子コンピューティングを AWS クラウドサービスとして提供するため、お客様は、自身の組織のクラウドのベストプラクティスを適用し、同じコンソールからエラスティックコンピューティングおよび機械学習の機能を利用できます。AWS のセキュリティおよび管理サービスのネイティブサポートにより、アクセス制御、データ保護、運用監視、および監査が簡素化されます。

仕組み

仕組みの図

量子アプリケーション

利用価値の高い量子アプリケーションの構築には新しいスキルが必要で、多くの場合、これまでとはまったく異なる手法で問題を解決することになります。そのような専門知識を蓄積するには時間がかかるうえ、量子技術や量子プログラミングツールを利用する必要があります。Amazon Braket を使用すれば、今日の量子コンピュータの可能性を検討して将来に備えることができます。

分子シミュレーション

シミュレーションでは数多くの近似法が採用されていますが、物理や化学の分野における量子システムを古典的なコンピュータでシミュレーションする場合、依然として大きな課題が存在します。しかし、量子コンピュータに固有の特性、および量子力学的な状態をネイティブに操作する機能を利用すれば、分子の電子構造の記述といった重要な問題を効率的に解決できる可能性があります。量子システムのシミュレーションには、新しい材料や触媒の設計、創薬、高温超伝導の研究といったさまざまな用途が期待されます。

最適化

最適化に関する問題は、電気通信、サプライチェーンのロジスティクス、金融サービスといったさまざまな業界の至るところに存在します。一連の代替手法から最適な手法を見つける場合、可能な組み合わせの数が増えると複雑さが急激に増加するため、古典的なコンピュータではとても処理しきれません。量子コンピューティングを使用すれば、そのような類のさまざまな問題を解決できます。例えば、線形プログラミングアルゴリズムやモンテカルロ法を高速化することで、組み合わせ最適化の分野における問題を解決できます。ゆくゆくは、エラーが修正された量子コンピュータが登場してその高速性が証明されると思われますが、近い将来登場するデバイスを使用してヒューリスティックアルゴリズムを実行するだけでもメリットがあると思われます。

量子機械学習

機械学習は、データを学習してパターンを識別し、自律的な方法で意思決定を行う手段をシステムに与えてくれます。エラーが修正されたスケーラブルな量子コンピュータが登場すれば、機械学習で広く使用されているさまざまなツール (レコメンデーションシステム、分類のためのサポートベクトルマシンなど) が改善されます。また、量子コンピューティングが導入されれば、さらに豊富な学習モデルを実現できる可能性があります。

量子ハードウェア技術

ゲート方式の超伝導量子ビット

超伝導量子ビットは、極低温で動作する超伝導電気回路を使用して構築されます。Amazon Braket では、超伝導量子ビットを使用する Rigetti の量子ハードウェアを利用できます。

ゲート方式のイオントラップ

イオントラップ量子コンピュータでは、イオンと呼ばれる電荷を帯びた原子の電子状態を利用する量子ビットが導入されています。このイオンは、電磁界によって自由空間に閉じ込められて浮遊しています。Amazon Braket では、IonQ のイオントラップ量子コンピュータを利用できます。

量子アニーリング

量子アニーリングでは、低エネルギー構成を見つけるための物理プロセスを使用して、最適化問題の解が符号化されます。Amazon Braket では、D-Wave の超伝導量子ビットに基づく量子アニーリング技術を利用できます。

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