Amazon Braket とは何ですか?

AmazonBraket AWS のサービス はフルマネージド型で、研究者、科学者、開発者が量子コンピューティングを始められるよう支援します。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ため、従来のコンピューターでは対応できない計算上の問題を解決できる可能性を秘めています。

量子コンピューティングハードウェアへのアクセスを得ることは、費用がかかり不便になる場合があります。アクセスが制限されていると、アルゴリズムの実行、設計の最適化、テクノロジーの現状評価、最大限の利益を得るためにリソースを投資するタイミングの計画が難しくなります。Braket はこうした課題の克服を支援します。

Braket は、さまざまな量子コンピューティング技術への単一アクセスポイントを提供します。Braket を使うと、以下のことが可能になります。

• 量子アルゴリズムとハイブリッドアルゴリズムの探索と設計を行います。

• さまざまな量子回路シミュレーターでアルゴリズムをテストします。

• さまざまなタイプの量子コンピューターでアルゴリズムを実行する。

• 概念実証アプリケーションを作成。

量子問題を定義し、それを解決するための量子コンピュータのプログラミングには、新しいスキルのセットが必要です。こうしたスキルの習得を支援するため、Braket では量子アルゴリズムをシミュレートして実行するためのさまざまな環境を用意しています。要件に最も適したアプローチを見つけて、ノートブックと呼ばれるサンプル環境セットですぐに使い始めることができます。

Braket の開発には、ビルド、テスト、実行の 3 つの段階があります。

ビルド- Braket はフルマネージド型の Jupyter ノートブック環境を提供しており、簡単に使い始めることができます。Braket ノートブックには、Braket SDK を含むサンプルアルゴリズム、リソース、開発者ツールがあらかじめインストールされています。AmazonAmazonBraket SDKを使用すると、1行のコードを変更するだけで、量子アルゴリズムを構築し、さまざまな量子コンピューターやシミュレーターでテストして実行できます。

テスト- Braket では、フルマネージド型の高性能量子回路シミュレーターにアクセスできます。回路をテストして検証できます。Braket は基盤となるすべてのソフトウェアコンポーネントと Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) クラスターを処理するため、従来のハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) インフラストラクチャで量子回路をシミュレートする負担が軽減されます。

Run- Braket は、さまざまなタイプの量子コンピューターへの安全なオンデマンドアクセスを提供します。、およびからゲートベースの量子コンピューターにアクセスできるほかIonQOQCRigetti、のアナログハミルトニアンシミュレーターにもアクセスできます。 QuEraまた、前払いの義務はなく、個別のプロバイダーを通じてアクセスを調達する必要もありません。

量子コンピューティングと Braket について

量子コンピューティングは開発の初期段階にあります。現在、普遍的でフォールトトレラントな量子コンピュータは存在しないことを理解することが重要です。そのため、特定のタイプの量子ハードウェアはそれぞれのユースケースに適しており、さまざまなコンピューティングハードウェアにアクセスできることが極めて重要です。Braket はサードパーティプロバイダーを通じてさまざまなハードウェアを提供しています。

既存の量子ハードウェアはノイズによって制限され、エラーが生じます。業界はノイズの多い中間規模量子 (NISQ) の時代です。NISQ 時代には、量子コンピューティングデバイスがノイズが多すぎてショアのアルゴリズムやグローバーのアルゴリズムなどの純粋な量子アルゴリズムを維持できません。より優れた量子誤り訂正が可能になるまでは、最も実用的な量子コンピューティングでは、古典的な (従来の) 計算リソースと量子コンピューターを組み合わせてハイブリッドアルゴリズムを構築する必要があります。Braket はハイブリッド量子アルゴリズムを扱うのに役立ちます。

ハイブリッド量子アルゴリズムでは、量子処理装置 (QPU) が CPU のコプロセッサとして使用されるため、古典的なアルゴリズムにおける特定の計算が高速化されます。これらのアルゴリズムは、計算が古典コンピュータと量子コンピュータ間で移動する反復処理を利用します。例えば、化学、最適化、機械学習における量子コンピューティングの現在の応用は、ハイブリッド量子アルゴリズムの一種である変分量子アルゴリズムに基づいています。変分量子アルゴリズムでは、従来の最適化ルーチンがパラメーター化された量子回路のパラメーターを反復的に調整します。これは、機械学習トレーニングセットの誤差に基づいてニューラルネットワークの重みを繰り返し調整するのとほぼ同じです。Braket は、 PennyLane 変分量子アルゴリズムの開発を支援するオープンソースのソフトウェアライブラリへのアクセスを提供します。

量子コンピューティングは、次の 4 つの主要な領域での計算で牽引しています。

• 因数論 — 因数分解と暗号法を含む (例えば、ショアのアルゴリズムは数論計算の主要な量子法です)

• 最適化 — 制約充足、線形システムの解法、機械学習を含む

• オラクルコンピューティング — 検索、隠れサブグループ、順序検索を含む (たとえば、Grover のアルゴリズムはオラキュラー計算の主要な量子手法です)

• シミュレーション — ダイレクトシミュレーション、ノット不変量、量子近似最適化アルゴリズム (QAOA) アプリケーションを含む

これらの計算カテゴリの用途は、金融サービス、バイオテクノロジー、製造、医薬品などが挙げられます。Braket には、特定の実際的な問題だけでなく、多くの概念実証問題にも適用できる機能やサンプルノートブックが用意されています。