Amazon Braket とは?

Amazon Braket は、研究者、科学者、デベロッパーが量子コンピューティングを始めるのに役立つフルマネージドの AWS のサービスです。量子コンピューティングは、量子力学の法則を利用して、新しい方法で情報を処理するため、古典的なコンピュータの手の届かない計算問題を解決す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ため、アルゴリズムの実行、設計の最適化、テクノロジーの現在の状態の評価、および最大限の利益を得るためにリソースをいつ投資するかについての計画が困難になります。Braket は、これらの課題を克服するのに役立ちます。

Braket は、さまざまな量子コンピューティングテクノロジーへの単一のアクセスポイントを提供します。Braket を使用すると、次のことができます。

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。これらのスキルを習得するために、Braket 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提供しています。要件に最適なアプローチを見つけることができ、ノートブックと呼ばれる一連のサンプル環境を使用してすぐに作業を開始できます。

Braket 開発には 3 つのステージがあります。

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初期の発達段階にあります。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。したがって、特定のタイプの量子ハードウェアは各ユースケースに適しているため、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重要です。Braket は、サードパーティー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スケール量子 (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での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。より優れた量子エラー訂正が利用可能になるまで、最も実用的な量子コンピューティングでは、ハイブリッドアルゴリズムを作成するために、古典的な (従来の) コンピューティングリソースと量子コンピュータを組み合わせる必要があります。Braket は、ハイブリッド量子アルゴリズムの操作を支援します。

ハイブリッド量子アルゴリズムでは、量子処理ユニット (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、古典的な最適化ルーチンは、機械学習の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が反復的に調整されるのと同じ方法で、パラメータ化された量子回路のパラメータを反復的に調整します。Braket は、変分量子アルゴリズムを支援する PennyLane オープンソース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を牽引しています。

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 は、今日の多くの概念実証問題、および特定の実用的な問題に既に適用されている機能とノートブックの例を提供します。