NVIDIA (輝達)は、量子人工知能向けに特別に設計された世界初のオープンソースモデル「 NVIDIA Ising」を発表し、拡張の過程で量子プロセッサが直面するキャリブレーションおよび誤り訂正の課題を解決することを目的としている。同シリーズのモデルはオープンソース形式によって開発者に高性能ツールを提供し、研究機関や企業の量子ビットの動作効率の最適化を支援する。
NVIDIA Ising はキャリブレーションのスケジュールを短縮
量子プロセッサの稼働安定性は、正確なキャリブレーション手順に大きく依存している。NVIDIA Ising のキャリブレーション（Ising Calibration）モデルは、視覚言語モデルの技術を採用しており、量子プロセッサの計測データを迅速に読み取り、反応することができる。この技術により、AIエージェントが継続的なキャリブレーション作業を自動で実行できるようになり、従来の手順を数時間にまで短縮できる。台湾の中央研究院、フェルミ国立加速器研究所、ハーバード大学など複数の研究機関が、この技術を用いて量子ハードウェアの自動化メンテナンス効率を高め、人件費を削減し始めている。
畳み込みニューラルネットワークによる高速な誤り訂正デコード
NVIDIAの創業者兼CEOの黄仁勳は、「人工知能を量子計算の実用化に結びつけることが極めて重要だ。Ising により、人工知能は脆弱な量子ビットを、拡張可能で信頼性の高い量子GPUシステムへと変換し、量子マシンの制御プレーンを司る“オペレーティングシステム”になる」と述べた。
量子誤り訂正（Quantum Error Correction）は、大規模計算を実現するための技術的なハードルである。NVIDIA Ising のデコード（Ising Decoding）は、2種類の3D畳み込みニューラルネットワーク（3D CNN）モデルのバリエーションを提供し、それぞれ処理速度と演算精度の最適化を目的としている。データによれば、Ising デコードモデルの処理速度は現在の業界オープンソース標準である pyMatching よりも 2.5 倍速く、精度は最大で 3 倍に達している。量子ビットが生成する誤り信号をリアルタイムでデコードすることで、研究者は演算の論理的正確性を維持できる。現在、コーネル大学や IonQ などの機関がこのモデルを導入しており、より複雑な量子アルゴリズムへの応用を探っている。
市場調査機関 Resonance による予測では、世界の量子計算市場規模は 2030 年に 110 億ドルに到達する見込みで、その成長の原動力は主にエンジニアリング上の課題の突破にある。NVIDIA Ising シリーズはモデルや学習データを提供するだけでなく、NVIDIA CUDA-Q ソフトウェアプラットフォームおよび NVIDIA NVQLink のハードウェア相互接続技術と統合されている。このようなハイブリッドアーキテクチャ設計により、研究者はローカル環境でモデルを動作させ、実験データの機密性を確保できる。さらに、NVIDIA NIM マイクロサービスを通じて、開発者は特定のハードウェアアーキテクチャに合わせて微調整でき、既存の量子ビットを拡張性のある量子計算システムへと転換することを支援する。
Ising オープンソースモデルはオープンにダウンロード可能
Ising モデルシリーズの名称は、複雑な物理システム研究を簡素化するための古典的な数学モデルに由来し、量子制御プレーンの設計理念を体現している。現在、NVIDIA Ising モデルは GitHub、Hugging Face および NVIDIA公式プラットフォームでダウンロード可能であり、NVIDIA のオープン式モデル製品ポートフォリオに加わっている。同製品ポートフォリオには、エージェント向けの NVIDIA Nemotron、実体AI向けの NVIDIA Cosmos、自動運転向けの NVIDIA Alpamayo、ロボット向けの NVIDIA Isaac GR00T、そして生物医学研究向けの NVIDIA BioNeMo が含まれる。
AIを量子マシンの「制御プレーン」またはオペレーティングシステムとして位置づけることで、研究開発チームは脆弱な量子ビットをより効率的に管理できるようになる。これにより、英国の国立物理学研究所（NPL）や複数の国際的なトップ大学がエコシステムに参加し、実用化を見据えた量子アプリケーションの開発を共同で推進することになった。
これらのオープン式モデル、データ、フレームワークは GitHub、Hugging Face および build.nvidia.com で入手できる。
この記事「NVIDIAが量子AI向けの“ Ising モデル”を世界初として発表」は、最初に 鏈新聞 ABMedia に掲載された。
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