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Amazon Braket

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Amazon Braket は、量子コンピュータのアルゴリズムを開発、シミュレータでテスト、量子ハードウェアで実行できるマネージドサービスです。

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Yoshitaka Haribara

April 20, 2020
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  1. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All

    rights reserved. AWS Japan, Startup Solutions Architect Yoshitaka Haribara 2020-04-20 Amazon Braket とは? 量子コンピュータのマネージドサービス
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    rights reserved. Who am I ? • 2018年4月 AWS Japan 入社 • Startup Solutions Architect • 普段は機械学習スタートアップの お客さんを中心に担当しています • 大学院の研究 • 光を使った組合せ最適化問題の 専用計算機 (シミュレーション) • Science 04 Nov 2016: Vol. 354, Issue 6312, • pp. 603-606 • pp. 614-617 • 趣味はドラム hariby@amazon.com
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    rights reserved. このスライドの内容 • 量子コンピュータについて • Amazon Braket について
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    rights reserved. 量子コンピュータについて re:Invent 2019 (CMP213-R) からの抜粋です https://www.youtube.com/watch?v=BV9TZWuAwyk
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    rights reserved. 量子コンピューティング 10X 10X
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    rights reserved. 20世紀の量子技術
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    rights reserved. 物理系を計算機でシミュレートする (量子シミュレーション) “物理系をシミュレートする計算機を見つける というのは、僕にとっては素晴らしい取り組 みに思える (中略) 自然は「古典」ではなくて、自然をシミュ レートしようとするなら量子力学でやった方 が良い。簡単だと思えないところが全く素晴 らしい問題なんだ” R. Feynman, Simulating Physics with Computers, 81
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    rights reserved. 量子力学 |ψ⟩ = a|0ñ + b|1ñ |a|2 +|b|2=1 n |0ñ |1ñ Pr(0) Pr(1)
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    rights reserved. 今世紀の量子技術
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    rights reserved. 量子コンピュータ in Lab superconducting qubits 超電導量子ビット silicon photonics シリコンフォトニクス trapped ions イオントラップ Rydberg atoms リュードベリ原子
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    rights reserved. 量子コンピュータのアプリケーション
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    rights reserved. 量子エラー訂正 Error rate: ゲート操作の際にエラーが起きる確率 0 -> 1, 1 -> 0 Qubit bit flip: a|0ñ + b|1ñ -> a|1ñ + b|0ñ Qubit phase flip: a|0ñ + b|1ñ -> a|0ñ - b|1ñ 0 -> 00000 1 -> 11111
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    rights reserved. 量子コンピュータのアプリケーション
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    rights reserved. Quantum Computing Eras 1: classical simulatable 2: Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) 3: error-corrected quantum computing error rate number qubits
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    rights reserved. 量子超越 (Quantum Supremacy) 既存の量子ハードウェアが何らかの意味で古典より良いか? アナロジー: 科学者 vs 電卓 問題: 大きな数の掛け算 電卓は人間の脳を「超越 (“Supremacy”)」 している
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    rights reserved. 量子超越 (Quantum Supremacy) 既存の量子ハードウェアが何らかの意味で古典より良いか? Google の53量子ビット “Sycamore” 量子「ポケット電卓」 3分 Summit スパコン 古典計算「科学者」 3 日 – 10,000 年 問題: 「ランダム回路」の出力をサンプリング Nature volume 574, pages505–510(2019)
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    rights reserved. ML@Loft #8 量子コンピュータ x 機械学習 •https://aws.amazon.com/jp/blogs/startup/event-report-ml-at-loft-8/ •https://aws.amazon.com/jp/blogs/startup/event-report-ml-at-loft-8-p2/
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    rights reserved. Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) の応用 QAOA VQE arXiv:1706.05413 [quant-ph])
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    rights reserved. Noisy Intermediate-Scale Quantum 今こそ量子コンピュータを 始めるべき! error rate number qubits
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    rights reserved. Growth Users Hardware capabilities Use cases and algorithms Hardware developers Better user experience Better understanding of QC use cases • 長期的な変革の可能性 • 量子コンピュータは 量子超越の時代に • 専門知識の学習・構築 • 新規アルゴリズム・知財の開発 量子計算: なぜ今か?
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    rights reserved. Introducing Amazon Braket
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    rights reserved. Amazon Braket は全ての開発者・科学者の手に 量子コンピューティングを
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    rights reserved. Amazon Braket は全ての開発者・科学者の手に 量子コンピューティングを マネージド開発環境 ハイパフォーマンスな 回路シミュレータ セキュア・オンデマンドな 量子ハードウェアで ハイブリッド計算
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    rights reserved. 設計 – マネージド Jupyter Lab 環境 • 完全に管理されたインフラ • 事前構築された環境 • 学習リソース • アルゴリズムの構築とテスト
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    rights reserved. テスト – 回路シミュレーション • サーバーレス実行 • パフォーマンス最適化 • 量子回路計算と ハイブリッドジョブ Schrödinger simulator Tensor network simulator …
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    rights reserved. Calculate batch error GPU CPU Update weights Weights Objective function Objective function 機械学習 CPU QPU Parameters 変分量子計算 D D D D Calculate expectation value Update variational parameters NISQ 時代の量子コンピュータは コプロセッサーとして使われる
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    rights reserved. Users Local IDE 完全にマネージされた実行 使った分だけの支払い 1行の書き換えで バックエンドを切り替え Amazon Braket Classical compute Simulator Amazon S3 Amazon CloudWatch QPU 実行 – ハイブリッド量子アルゴリズムの マネージドな実行
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    rights reserved. Amazon Braket は異なる計算技術への 安全かつオンデマンドなアクセスを提供
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    rights reserved. Amazon Quantum Solutions Lab の紹介 Collaboration Education Solutions Amazon の量子コンピューティング専門家と お客様をつなぐコラボレーションおよび研究プログラム
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    rights reserved. Working backwards: Amazon Quantum Solutions Lab との 量子コンピュータ 量子計算 機械学習 HPC AWS 上での深層学習の手法を最適化 AWS 上で古典あるいは量子インスパイアードな手法を最適化 目的の ユースケース 量子計算のプロトタイピング 新規アルゴリズム開発 ベンチマーク 結果
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    rights reserved. Amazon Braket 上でソフトウェア・サービスを 提供する Technology/consulting パートナー
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    rights reserved. AWS Center for Quantum Computing の紹介 • 短期でのアプリケーション • エラー訂正と プログラミングモデル • 量子ハードウェアと テクノロジー
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    rights reserved. • 「スプリントではなくマラソン」ということを理解する • Amazon Braket の preview 申し込み • AWS を利用して、お客様のビジネスにおける 量子コンピュータの可能性について調査を開始する What’s next?
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    rights reserved. Q&A hariby@
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    rights reserved. 参考文献 • ML@Loft #8 ブログ • https://aws.amazon.com/jp/blogs/startup/event-report-ml-at-loft-8/ • https://aws.amazon.com/jp/blogs/startup/event-report-ml-at-loft-8-p2/ • 「驚異の量子コンピュータ」 • https://www.amazon.co.jp/dp/B084MCLQD9/ • AWS Blog (末尾にリンクも) • https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/amazon-braket-get-started-with- quantum-computing/
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    rights reserved. John Preskill Physicists are excited about this NISQ technology, which gives us new tools for exploring the physics of many entangled particles. It might also have useful applications of interest to the business community, but we’re not sure about that. We shouldn’t expect NISQ is to change the world by itself; instead it should be regarded as a step toward more powerful quantum technologies we’ll develop in the future. I do think that quantum computers will have transformative effects on society eventually, but these may still be decades away. We’re just not sure how long it’s going to take. arXiv:1801.00862 [quant-ph]
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    rights reserved. Thank you! Yoshitaka Haribara hariby@amazon.com @_hariby