クラウドでの量子コンピューティング活用事例 / How Customers are Exploring Quantum Computing in the Cloud

Q2B 2024 Tokyo
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1. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. How Customers are Exploring Quantum Computing in the Cloud クラウドでの量⼦コンピューティング活⽤事例 Q 2 B 2 4 T o k y o , J u l y 2 5 a t 2 : 0 0 p m Yoshitaka Haribara, Ph.D. Sr. Startup ML/Quantum Solutions Architect, Amazon Web Services Japan 針原 佳貴 シニア スタートアップ 機械学習・量⼦ ソリューションアーキテクト, アマゾン ウェブ サービス ジャパン
2. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Quantum Technologies at AWS AWS における量⼦技術の取り組み Amazon Braket Fully managed quantum computing service フルマネージドの 量⼦コンピューティングサービス Amazon Quantum Solutions Lab State-of-the-art quantum and classical solutions 最先端の量⼦・古典ソリューション AWS Partner Network Community of quantum computing partners 量⼦コンピューティングのパートナー AWS Center for Quantum Computing Research and development for compute technologies 量⼦コンピューティングの 研究開発
3. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Back in 2019… 発表当時 Choice of devices デバイスの選択肢 On-demand, Pay-per-use, No commitment 事前契約無し、 オンデマンドの 従量課⾦ 4 Introducing Amazon Braket Amazon Braket provides secure, on-demand access to different quantum computing technologies
4. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. IQM Garnet launched • 20-qubit superconducting quantum processor • square lattice topology with tunable couplers, • median 1-qubit gate fidelity of 99.92%, • median 2-qubit gate fidelity of 99.51%, • Quantum Volume of 32 • In Europe (Stockholm) Region. 7
5. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. QuEra: Analog Hamiltonian Simulation (AHS) アナログハミルトニアンシミュレーション 8 • プログラマブルな量⼦デバイスを⽤いて、興味のある量⼦系を実験的に模擬し、そのふるまいを調べる • QuEra Aquila 256量⼦ビット AHS • Rb (ルビジウム) 原⼦をレーザー励起させた Rydberg (リュードベリ) 原⼦を⽤いた AHS • 量⼦スピン液体 [Semeghini, et al., Science (2021), arXiv:2104.04119, AWS Quantum Technologies Blog] • 最⼤独⽴集合問題 (Maximum Independent Set; MIS) など組合せ最適化問題への応⽤も Physics of creating spin-pairs in a frustrated lattice. QuEra Computing with Rydberg atom arrays
6. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Access to diverse quantum hardware 多様な量⼦ハードウェアへのアクセス Gate-based Gate-based Gate-based Analog Hamiltonian Simulation Ion trap イオントラップ superconductor 超伝導 Superconductor 超伝導 Neutral atoms 中性原子
7. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Customer Feedback: Availability Window Expansion お客様フィードバックにより⽇本時間のカバー率向上 10 QPU Availability in UTC Availability in JST (日本時間) IonQ Aria, Harmony Weekdays, 12:00 - 3:00 平日, 21:00 - 12:00 Rigetti Aspen-M-3 Everyday, 04:00:00 - 06:00:00 Everyday, 15:00:00 - 18:00:00 毎日, 13:00 - 15:00 毎日, 00:00 - 03:00 (翌日) IQM Garnet Monday, 08:00:00 - 10:00:00 Tuesday, 08:00:00 - 10:00:00 Wednesday, 08:00:00 - 10:00:00 Thursday, 13:00:00 - 15:00:00 Friday, 13:00:00 - 15:00:00 月曜日, 17:00:00 - 19:00:00 火曜日, 17:00:00 - 19:00:00 水曜日, 17:00:00 - 19:00:00 木曜日, 22:00:00 - 00:00:00 (金曜日) 金曜日, 22:00:00 - 00:00:00 (土曜日) QuEra Aquila Monday, 01:00:00 - 23:59:59 Tuesday, 00:00:00 - 12:00:00 Wednesday, 00:00:00 - 12:00:00 Friday, 00:00:00 - 23:59:59 Saturday, 00:00:00 - 23:59:59 Sunday, 00:00:00 - 12:00:00 月曜日, 10:00:00 - 08:59:59 (火曜日) 火曜日, 09:00:00 - 21:00:00 水曜日, 09:00:00 - 21:00:00 金曜日, 09:00:00 - 08:59:59 (土曜日) 土曜日, 09:00:00 - 08:59:59 (日曜日) 日曜日, 09:00:00 - 21:00:00
8. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Braket Hybrid Jobs ハイブリッドアルゴリズム実⾏ AWS Cloud Amazon Braket Amazon Braket Console Braket SDK Local IDE Managed Jupyter Notebooks Simulator 量⼦回路 シミュレータ Hybrid Jobs Container コンテナ Algorithm アルゴリズム On-demand オンデマンド利⽤ アルゴリズムを実⾏し、 終了後はリソースを解放 Monitoring ジョブ監視 カスタムメトリクスの ライブモニタリング High performance パフォーマンス QPU 優先アクセスと、 スループット最適化 User ユーザー Hardware (QPU) ハードウェア OR
9. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Amazon Braket Direct Accelerate quantum research by experimenting with diverse hardware 多様なハードウェアを使った実験により 量⼦研究を加速 Dedicated access 専有アクセス Direct engagement with scientists 専⾨家からのアドバイス Innovation sandbox 最新のイノベーション
10. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Experimental capabilities through Braket Direct IonQ Forte 36-qubit ion-trap available through Braket Direct QuEra Local detuning and tall/tight geometries
11. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Quantum Customers 量⼦コンピュータのお客様 20 Quantum Startups/ISV 量⼦スタートアップ Enterprise エンタープライズ企業 University and Research Institute ⼤学・研究機関
12. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. AWS Partners and Startups with software solutions integrated with Amazon Braket Amazon Braket 上でサービス構築する AWS パートナー
13. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. To accelerate our mid-size molecule drug discovery, we conducted a PoC study on peptide-docking simulation using classical and quantum- amenable approaches in collaboration with Amazon Quantum Solutions Lab. Thanks to collaboration with AWS, we successfully explored the potential performance and limits of both approaches. Dr. Akihiko Arakawa Chugai Pharmaceutical Co., Ltd., Research Division, Discovery Chemistry Dept. 25 弊社では中分⼦創薬研究に取り組んでおります。 量⼦コンピュータに実装可能な解法によるペプチド分⼦の ドッキングシミュレーションに関して Amazon Quantum Solutions Lab と連携して PoC 検証を実施しました。 古典的な解法と⽐較しながら検証することで、 両解法の Scope と Limitation を理解することができました。 荒川 晶彦 博⼠ 中外製薬株式会社 研究本部 創薬化学研究部
14. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Quantum Machine Learning with Amazon Braket Amazon Braket での量⼦機械学習 28 Our research focuses on quantum AI using AWS cloud services 16 We explore quantum AI using AWS cloud services such as Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) F1 instances and Amazon Braket (QPU) A quantum software development kit (SDK) for reproducing our quantum experiments is available at https://github.com/scsk-quantum/phiqonnect Amazon EC2 F1 Industry- related data Amazon Braket Cross Platform API Quantum Circuit Endpoint Topic 1 Topic 2 Quantum AI simulator using FPGA Quantum AI on IonQ Harmony SDK Amazon-braket-sdk SCSK leveraged Amazon EC2 F1 (FPGA) instances and Amazon Braket IonQ Harmony QPU to explore quantum AI. [Dr. Teppei Suzuki, Q2B23 Tokyo] Denso worked on the research in the intersection of AI and quantum, aiming automation of science. [Dr. Tadashi Kadowaki, Q2B23 Tokyo]
15. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Osaka University and AWS have signed a MoU to jointly work toward realizing a sustainable future society opened up by the Quantum Software Co-creation Platform supported by Japan Science and Technology Agency. Amazon Braket, which allows easy access to various quantum computing technologies, and AWS's extensive technical support are indispensable for advancing the development of quantum talent. Prof. Masahiro Kitagawa Director Osaka University, Center for Quantum Information and Quantum Biology 32 ⼤阪⼤学と AWS は、国⽴研究開発法⼈科学技術振興機構が公募する「共創の場形 成⽀援プログラム」(COI-NEXT) に採択されたプログラムの実施にあたり覚書を締 結し、量⼦ソフトウェア共創プラットフォームが拓く持続可能な未来社会の実現 に向けた取り組みを共同で進めています。 様々な量⼦コンピュータ技術を⼿軽に使える Amazon Braket と、AWS からの⼿ 厚い技術⽀援は、量⼦⼈材育成を進める上で必要不可⽋な存在だと実感していま す。 北川 勝浩 教授 ⼤阪⼤学 量⼦情報・量⼦⽣命研究センター センター⻑
16. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Research group launches Japan’s third quantum computer at Osaka University ⼤阪⼤学に設置した超伝導量⼦コンピュータ 国産３号機の クラウドサービスを開始 33 Serverless Architecture with AWS Lambda [Satoyuki Tsukano, et al., QSRH 2024] テクチャを採用 せずに済む 保 計 標準的なクラウド開発手法を用いる URL 例 標準的な技術を利用 Iを採用 OpenAPIフォーマットで記述
17. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Fujitsu hybrid quantum computing platform also using AWS Compute Services 富⼠通の国産2号機クラウドも AWS 利⽤で実装 34 AWS Lambda Serverless Compute
18. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Jij leveraged Arm-based AWS Graviton for Simulated Quantum Annealing (SQA) AWS Graviton (Arm) を使った SQA 高速化 35
19. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Virtual Fugaku on AWS Graviton3(E) with Arm SVE クラウド上の「バーチャル富岳」でスパコンアプリ開発 36 [Prof. Satoshi Matsuoka, Supercomputing 2023] © 2023, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. © 2023, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. January 2023 MoU Between AWS & R-CCS Expanding the Scientific Platforms of Fugaku to the Cloud High ISA (Arm+SVE) & Performance Compatibility ‘Cloudifying Fugaku” “Cloud APIs on Fugaku” Fugaku as part of cloud infra e.g. Support S3 protocol (done) ‘Fugaku-fying the Cloud’ “Virtual Fugaku” Implementing Fugaku Applications and Software Environment on AWS Virtualizing the Domain Specific Platform to utilize both E.g. Companies develop methods using massive Fugaku Resource, production run on AWS, allow immediate propagation of latest research results onto production AWS Graviton3/3E (2022) Arm+SVE CPU Amazon EC2 C7g/C7gn instance Fujitsu-Riken A64FX HPC (2018) Arm+SVE CPU Fugaku/FX1000 Riken R-CCS SC
20. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. AWS Center for Quantum Computing AWS re:Invent 2023 Monday Night Live Keynote with Peter DeSantis Quantum Computing https://youtu.be/pJG6nmR7XxI?si=aauJ8bDdh55kLtXu&t=3497 AWS 量⼦プロセッサの マイクロ波パッケージ 量⼦ハードウェア エンジニアと希釈冷凍機 カリフォルニア州 Pasadena の Caltech キャンパスに位置
21. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Amazon Braket Digital Badge デジタルバッジの獲得 Leverage Amazon Quantum Solutions Lab and AWS Partners to explore industry use cases Amazon Quantum Solutions Lab や AWS パートナーをご紹介し、 ユースケースの探索 Access to Hardware Provider Science Expertise via Braket Direct Braket Direct 経由で ハードウェアプロバイダーの サイエンティストとコラボ、 IonQ Forte, QuEra local detuning など最先端のデバイス・機能を試す Quantum focused executive briefings and Braket hands-on workshops 量⼦ GTM チームによる エグゼクティブミーティングの ご案内と、Amazon Braket ハンズオンワークショップ提供 How can you get ready 次のステップ
22. © 2024, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Thank you! Find us at Q2B! Yoshitaka Haribara, Ph.D. 針原 佳貴 Sr. Quantum Solutions Architect Sebastian Hassinger セバスチャン Stefan Natu, Ph.D. ステファン Prin. Specialist, Amazon Braket Head of Product, Amazon Braket 43 ご清聴ありがとうございました︕︕ この3⼈が会場にいます︕︕