会誌「情報処理」Vol.66 No.5(May 2025)「デジタルプラクティスコーナー」

Glossary─グロッサリ─(座談会)

CMOSアニーリング(Annealing)

半導体集積回路でシミュレーテッドアニーリング(金属の焼き鈍し技術にインスパイアされた組合せ最適化問題の近似解法)を実行する,日立が開発した技術.

CPLEX

IBMが提供している,複雑な最適化モデルを構築・解決するための数理最適化ソフトウェア.

DoE

米国エネルギー省(Department of Energy)の略称.エネルギーと原子力を所管する.配下の国立研究所ではスーパーコンピューターの開発が行われている.

D-Wave Systems

量子アニーリングマシンハードウェアの開発と量子アニーリングクラウドサービスを提供しているカナダのベンチャー企業.

Factorization Machine

高次元・スパースなデータセットに対して効果的とされる機械学習モデルの1つ.レコメンデーションシステムに広く利用されている.モデルの解釈性も良い.

Fixstars

高性能コンピューティングや組込みシステム向けのソフトウェア・ハードウェアを開発している会社.並列計算やアルゴリズム最適化に強みを持ち,Fixstars Amplifyを通じてイジングマシンを活用した最適化ソリューションを提供している.

Fixstars Amplify

量子アニーリングマシン,古典アニーリングマシン,数理最適化ソルバー,量子コンピュータ,量子回路シミュレータにアクセス可能な組合せ最適化問題専用のクラウドサービス.

FTQC(Fault-Tolerant Quantum Computer)

量子エラー訂正機能を搭載した量子コンピュータ.

Gurobi

線形計画法や整数計画法など,さまざまな問題を解決することができる,数理最適化の最新技術を活用したソルバー.

HHL(Harrow-Hassidim-Lloyd)アルゴリズム

まばらな線形連立一次方程式を高速に解く量子アルゴリズム.

HPC

High Performance Computer.高性能コンピュータのこと.

JST(Japan Science and Technology Agency)

(国研)科学技術振興機構.科学技術振興を目的として設立された文部科学省所管の国立研究開発法人.

NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization)

(国研)新エネルギー・産業技術総合開発機構.日本のエネルギー・環境分野と産業技術の一端を担う国立研究開発法人.

NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)

量子ビット数が数十~数百個程度の量子エラー訂正機能を搭載していないノイジーな量子コンピュータの総称.

NV中心

NV(窒素-空孔)中心は,ダイヤモンド結晶中の格子欠陥.室温動作可能な量子センサーとして注目されており,高感度な磁場・電場・温度のセンサーとして利用されている.

QAOA(Quantum Approximate Optimization Algorithm)

量子近似最適化アルゴリズム.量子アニーリングにインスパイアされた,組合せ最適化問題の近似解を量子コンピュータ(NISQ)で求めるための量子-古典ハイブリッドアルゴリズム.

Q-LEAP

経済・社会的な重要課題に対し,量子科学技術を駆使して,非連続的な解決(Quantum Leap)を目指す2018年にスタートした文科省の大型量子国家プロジェクト.量子コンピュータ・量子シミュレータ,量子センサー,次世代レーザーに関する研究開発が行われている.

QUBO(Quadratic Unconstrained Binary Optimization)

二次制約なし二値最適化.

QuEra(QuEra Computing社)

ボストンに拠点を置き,ハーバード大学とマサチューセッツ工科大学発の最新の研究に支えられる,中性原子量子コンピュータを開発しているベンチャー企業.

Strangeworks

量子技術のためのクラウドプラットフォームを提供するアメリカの量子ソフトウェア企業.

イジングマシン

組合せ最適化問題を近似的に解くことに特化したコンピュータ.アニーリングマシンとも呼ばれる.古典アニーリングマシン,量子インスパイアド型アニーリングマシン,量子アニーリングマシンの3種類がある.

エンタングルメント(Quantum entanglement)

量子もつれ.複数の量子系において現れる,古典力学では説明できない相関やそれにかかわる現象.

オークリッジ(Oak Ridge National Laboratory)

米国エネルギー省の管轄下でテネシー大学とバテル記念研究所が運営する科学技術に関する国立研究所.

ゲート型量子コンピュータ

チューリングマシンを量子的に拡張した量子チューリングマシンに等価なコンピュータのこと.量子コンピュータとも呼ばれる.量子回路を用いて情報処理を実行する.

シャロ―な回路

主に量子コンピューティングや計算理論の文脈で使用される用語で,計算回路(回路モデル)において回路の深さ(入力から出力までの処理段階の数(ゲートの層の数)が浅いもの.

ショアのアルゴリズム

素因数分解問題を多項式時間で解くことができる量子アルゴリズム.現在,古典コンピュータでは指数関数ステップで解くアルゴリズムしか知られていない.実際の暗号に使用される素因数分解が解けるようになるためには,大規模な誤り耐性汎用量子コンピュータ(FTQC)が必要であると言われている.

テンソルネットワーク

多数のテンソルからなるテンソル積を部分的に縮約したもの.統計力学や量子力学などで状態の表現に広く使われるほか,情報圧縮の役割もあり計算の高効率化に有用.

トランズモン(Transmon)

キャパシタンスとジョセフソン接合から構成される超伝導量子回路を利用した量子ビット.

内閣府ムーンショット

我が国発の破壊的イノベーションの創出を目指し,従来技術の延長にない,より大胆な発想に基づく挑戦的な研究開発(ムーンショット)を推進する2020年にスタートした内閣府の大型大型国家プロジェクト.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」(PD:北川勝浩)は誤り耐性汎用量子コンピュータ(FTQC)の実現を目指している.

ノーフリーランチ定理(no-free-lunch theorem)

すべての最適化アルゴリズムの性能を平均化すると,どのアルゴリズムも同じである,つまり「万能な最適化アルゴリズムは存在しない」という定理.組合せ最適化問題の文脈では,ある特定の組合せ最適化問題において優れた性能を発揮するアルゴリズムも,別の組合せ最適化問題ではほかの手法に劣ることを意味する.

ハミルトニアン

物理学において系の性質や時間発展を特徴づける,系全体のエネルギーを表すもの.古典力学ではハミルトニアンは関数として,量子力学では演算子(あるいは行列)として表される.

量子アニーリング

量子力学原理に基づいて組合せ最適化問題の近似解を求める方法.

量子インスパイアド

量子現象を古典コンピュータあるいは古典ハードウェア上で模倣して,複雑な計算を処理する技術.

量子ビット(Qbit)

古典コンピュータの情報の基本単位のビットに対応した,量子コンピュータの情報の基本単位.

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