未踏ターゲット事業：2019年度採択プロジェクト概要（山崎・新里・今村PJ）

1．担当PM

徳永裕己（日本電信電話株式会社セキュアプラットフォーム研究所特別研究員博士（理学））

2．採択者氏名

山崎清仁（有限会社ジェイズコア）
新里祐教（GMOインターネット株式会社）
今村謙之（インターステラテクノロジズ株式会社）

3．採択金額

3,200,000円

4．テーマ名

RISC-V量子拡張の参照実装とマイクロ波制御量子ファームウェアの開発

5．関連Webサイト

「SIProp量子化計画」のWebサイトを表示します。
https://quantum.siprop.org/

6．申請テーマ概要

現在、量子ネイティブな開発環境として、量子オペレーションと古典オペレーションの記述がシームレスに表現できる言語はほとんど存在していない。量子アプリケーション・プログラムを開発しようとすると、プログラマは、アセンブラ言語を使っているかのようなプログラミングを強いられている。このような状況を改善するべく、様々な量子プログラミング言語が今後開発されると想定されるが、現時点では量子プログラミング言語を開発するためのプラットフォームもない。

また、量子コンピューターの実用化には、様々な技術領域のエンジニアが関わる必要があるが、現在では、ハードウェアに関連する分野での商業的なアクティビティは非常に少ない。特に量子ミドルウェア層の開発では、日本は世界から大幅に出遅れている。ミドルウェア開発ができる経験豊富なエンジニアがいたとしても「量子」という特性に馴染みがなく、自身の専門知識が量子コンピューターに役立つと気づいていないケースが多い。

このような「量子プログラミング言語」の課題、「量子ファームウェア」の人材適用の課題を解決するために、本プロジェクトでは、RISC-V量子拡張を定義して、「量子コンパイラ」「量子プロセッサシミュレーター」「量子ファームウェア」を開発する。更に、それらの検証プログラムも開発し、動作検証を行う。量子プログラミング言語を開発しやすくするプラットフォームと、プログラマブルで扱いやすい量子ファームウェアを開発することで、より高度な量子コンピューター・アーキテクチャの実現に貢献する。また、非量子分野のエンジニアが量子ミドルウェアの開発ができることも示し、より多くのエンジニアが量子情報の分野に関わる契機を与えることも期待している。

7．採択理由

量子コンピュータ用のコンパイラ、シミュレータおよびファームウェアまでまとめて取りかかる意欲的な試みである。

量子コンピュータにおけるいわゆるミドルウェアの領域はハードウェアにもソフトウェアにも依存するためこれまでも手を出しづらかった領域であり、未踏性が高い。応募者はその中でシンプルな命令セット・アーキテクチャおよび超伝導量子ビット制御を意識したマイクロ波制御にターゲットを絞って具体的提案を行った。

1年未満の期間であるためかなり絞られた計画となっているが、この取り組みの中で是非、課題を浮き彫りにして、今後の量子ミドルウェア開発の指針となるような次に繋がるものが生まれることを期待する。