量子コンピュータ／次世代アーキテクチャ・ラボのサービス開始 ～実用に向けた実機検証・評価を実施、効果的な活用方法を提案～
2019年1月25日
株式会社NTTデータ
株式会社NTTデータ（以下：NTTデータ）は、量子コンピュータ注1および次世代アーキテクチャ注2の特性を踏まえた活用方法の提案と、業務要件に基づいた検証・評価を行う、量子コンピュータ／次世代アーキテクチャ・ラボのサービスを2019年1月25日より開始します。
本サービスでは、「数理最適化」と呼ばれるデータ分析の高速な処理を得意とする「量子アニーリング方式」注3を中心に、ハードウエア・ソフトウエアを開発している複数の企業注4の協力のもと、実機を用いた検証を行い、最も効果的な活用方法を提案します。また、汎用的な計算が可能な「量子ゲート方式」注5に関しても活用に向けたサービス展開を、順次行っていく予定です。
今後、NTTデータは、これまで高速化が困難であった問題を短時間で解くことができると期待されている量子コンピュータおよび次世代アーキテクチャの計算力を生かして、金融業界や交通・物流業界、製薬・化学業界をはじめとするさまざまな分野において、2020年度末までに20件のサービス提供を目指します。
背景
量子コンピュータの定義は諸説あり、現在、IEEE注6などで定義に関する検討注7が進められています。歴史的に見ると量子ゲートと呼ばれる方式が古くから研究されてきました。一方、関連技術として2011年にカナダのD-Wave Systemsが量子アニーリング方式と呼ばれるマシンの商用化に成功して以来、さまざまな先進ベンダ企業による実ビジネスへの適用を目指した検証が世界的に行われています。量子アニーリング方式と同様に、イジングモデルと呼ばれる数理モデルを高速に解くことができる次世代アーキテクチャの研究開発も進められており、NTTは光イジングマシン LASOLVを、日立製作所は量子アニーリング型の動作を半導体チップ上で模するCMOSアニーリングマシンを研究開発しています。また、富士通は量子現象に着想を得た「デジタルアニーラ クラウドサービス」を商用開始しており、実ビジネスへの適用に向けた動きが活発になっています。ユーザー企業から注目が集まる中、これらの技術検証を容易に行えるサービスの必要性が高まってきています。
サービス概要
NTTデータは、量子アニーリング方式を中心に、これまで蓄積した量子コンピュータ関連ノウハウを生かし、本サービスを提供することにしました。量子アニーリング方式のマシン（以下では、上記のイジングモデルを解くマシンも含め、「量子アニーリング等のマシン」と呼ぶ）を活用するには、数理最適化技術に基づく独特の定式化を行う必要があります。また、対象となる問題や業務要件に合わせて、各社のマシンを使い分ける必要があります。
本サービスでは、量子アニーリング等のマシンの適用可能性評価、数理最適化における定式化、実機を用いた性能検証を中心に支援します。なお、量子ゲート方式についても順次サービス展開を図ります。
- 上流工程の検討
業務・サービス要件における実問題に対し、分析フローを整理し、量子アニーリング等の適用可否を精査します。
適用可能な場合は、数理最適化問題のパターン（ルート最適化、スケジュール最適化等）に落とし込み、解ける形に変換します。また、検証観点を整理し、検証計画を立案します。 - マシン選定
量子アニーリング等のマシンには、量子ビット数などの仕様に違いがあります。対象とする問題のサイズや構造、求める精度などの要件をもとに、適したマシンを選定します。 - 実機検証
実問題を実機に投入し性能を評価します。業務・サービス要件と照らし、有用性を確認します。 - オーナーズデモ開発
導入イメージを把握するため、量子アニーリング等のマシンによる処理機能を組み込んだプロトタイプシステムを開発します。 - 量子コンピュータセミナー
量子コンピュータおよび次世代アーキテクチャのマシンがどのような問題に適用できるか、どのような特長があるか、使う上での留意点などの把握を目的に、基礎から導入例まで幅広いセミナーを行います。 - トライアル支援
検討の初期段階にあるお客さまに対し、使い方や特性を把握するための試験的な評価を実施します。
ユースケース
一般的に量子アニーリング等のマシンの適応が期待されているユースケース例は以下の通りです。
- 経路最適化（物流の最適化など）
- 機械学習（画像処理への適用など）
- ポートフォリオ最適化（金融取引・投資判断など）
- スケジューリング問題（シフト最適化など）
検証可能なマシン例（カナ順）
本サービスは複数の企業の協力を得て、量子アニーリング等のマシンの机上検証、および、実機を用いた検証を行い、最も効果的な活用方法を提案します。
- CMOSアニーリングマシン （株式会社日立製作所）
- D-Wave 2000Q （D-Wave Systems, Inc.）
- デジタルアニーラ クラウドサービス（富士通株式会社）
- LASOLV（日本電信電話株式会社）
サービス提供予定について
なお、当ラボのファーストユーザーについては、第一生命保険株式会社（Dai-ichi Life Innovation Lab注8様のご利用の内諾を頂いております。
今後について
NTTデータは、量子コンピュータおよび次世代アーキテクチャの計算力を生かして交通・物流業界や金融業界、製薬・化学業界をはじめとするさまざまな分野へのサービス展開と、実システムの開発体制の整備を進めます。
また、NTTデータはインドにおいてAIに強みを持つDeepTek Inc.注9と、2018年9月に資本参加を行いました。その関連会社であるAlgoAnalytics Pvt. Ltd.注10は多数のデータサイエンティストを擁しており、量子コンピュータ関連技術の蓄積を進めています。NTTデータは、今後、需要が見込まれる量子コンピュータの活用に関する体制強化に向けて両社と連携を進めていきます。
注釈
- 注1量子コンピュータとは「重ね合わせ」などの量子力学の基本的な性質を用いて計算を行うコンピュータの概念です。現在広く利用されているコンピュータ（古典コンピュータ）は、0か1のどちらかの状態をとるbitを基本単位として動作しますが、量子コンピュータでは2つの状態を「重ね合わせ」たqbitと呼ばれる単位を基本として動作します。このような動作特性により、これまで高速化が困難であった問題を短時間で解くことができると期待されています。
- 注2量子ゲート方式・量子アニーリング方式・イジングモデルと呼ばれる数理モデルを高速に解くことができるアーキテクチャの、全てを含む概念を次世代アーキテクチャと表現しています。
- 注3量子アニーリング方式とは、数理最適化問題を効率的に解くことができるアーキテクチャです。数理最適化問題の具体例としては、ルート最適化、スケジュール最適化、割当最適化などが挙げられ、応用上非常に重要かつ高速化が困難な問題を多く含みます。
- 注4協力企業は以下の通り（カナ順）です。
D-Wave Systems, Inc.、日本アイ・ビー・エム株式会社、日本電信電話株式会社、株式会社日立製作所、富士通株式会社 - 注5量子ゲート方式は量子アニーリング方式よりも古くから研究されてきた方式で、量子ゲートと呼ばれる演算子を組み合わせることで理論上はあらゆる計算を行うことが出来ます。量子アニーリング方式よりも汎用的な計算が可能である一方で、外部からのノイズの影響を受けやすく安定的な量子状態を作り出すことが困難なため、2019年1月現在ではqbit数の拡大やビジネス適用に関しては量子アニーリング方式の方が先行している状態です。
- 注6IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）は、米国に本部を持つ電気・電子技術に関する学会です。内部組織のIEEE Standards Associationにおいて、電気通信関連の標準化を行っています。
https://www.ieee.org/ - 注7IEEE Standards Associationにおいてワーキンググループが設置され、量子コンピューティング用語の標準化を策定するプロジェクトが開始しています。
https://standards.ieee.org/project/7130.html - 注8Dai-ichi Life Innovation Labは、イノベーションの具体化による新たなビジネスモデル創出を目指し、先端テクノロジーを活用した機動的な実証実験等に取り組んでいる組織です。
- 注9DeepTek Inc.（読み：ディープテック）は、インドに本社をおきAI医療画像診断ソリューションなどのAIサービス・ソリューションを提供するスタートアップです。NTTデータは、同社に出資を行い連携の強化を図っています。
- 注10AlgoAnalytcs Pvt. Ltd.（読み：アルゴアナリティクス）は、インドに本社をおく、データサイエンスに強みをもつスタートアップです。銀行などの金融業界を中心に、AIプラットフォームを展開しています。
文中の商品名、会社名、団体名は、各社の商標または登録商標です。
本件に関するお問い合わせ先
報道関係のお問い合わせ先
株式会社NTTデータ
広報部
黒澤
TEL：03-5546-8051
本検討に関するお問い合わせ先
株式会社NTTデータ
技術革新統括本部
技術開発本部
エボリューショナルITセンタ
稲葉、矢実、立川
TEL：050-5545-4851
E-mail：ai-madoguti@kits.nttdata.co.jp
エンドースメント
D-Wave International Inc.
「D-Waveは、NTTデータがラボを立ち上げたことにより、多くの組織が私たちの量子コンピューティングテクノロジーにアクセスし、活用できるようになることを喜ばしく思います。これまでにD-Waveを用いた100を超える初期アプリケーションが私たちのお客さまによって開発されてきました。今後の発展は、さまざまな分野のエキスパートが各専門知識を用いて、難問解決のための量子コンピュータを用いたソリューションを開発することにより実現されます。」
President, Bo Ewald
株式会社日立製作所
「今回の量子コンピュータ／次世代アーキテクチャ・ラボサービスに参画できることを嬉しく思います。
日立では、CMOSアニーリングマシンの開発を行っていますが、このアニーリングマシンは新しいコンピュータのため、ユーザ層の形成が重要と考えています。
今回の量子コンピュータ／次世代アーキテクチャ・ラボサービスは、さまざまな分野でのユーザ層の形成に寄与するものであり、アニーリングマシンの発展に貢献するものと期待しています。」
研究開発グループ エレクトロニクスイノベーションセンタ 情報エレクトロニクス研究部 主任研究員 山岡 雅直
富士通株式会社
「富士通は、株式会社NTTデータの量子コンピュータ/次世代アーキテクチャ・ラボのサービス開始を歓迎いたします。
2018年5月より商用サービスを開始している「デジタルアニーラ」は、量子現象に着想を得たデジタル回路により、「組合せ最適化問題」を高速で解くアーキテクチャです。サービス提供開始以降、様々な業種・業務分野のお客様から関心を寄せていただいています。
量子コンピュータ/次世代アーキテクチャ・ラボとの協力により、量子コンピューティング技術の発展、及び大規模な組合せ最適化問題への対応が加速化し、創薬、化学、製造、交通、金融、物流など、幅広い分野へ適用領域が広がっていくことを期待しています。」
AIサービス事業本部 本部長 東 圭三