JP7321980B2 - Calculation system, calculation method, artificial celestial body, and information processing device - Google Patents

Calculation system, calculation method, artificial celestial body, and information processing device Download PDF

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Description

本発明は計算システム、計算方法、人工天体、及び情報処理装置に関し、特に、宇宙空間における人工天体内で量子計算機を運用する技術に関する。 The present invention relates to a computing system, a computing method, an artificial celestial body, and an information processing apparatus, and more particularly to a technique for operating a quantum computer in an artificial celestial body in outer space.

近年、量子計算機の実用化が進みつつあり、従来型の古典計算機では実時間処理が困難な組み合わせ最適化問題等の計算を実時間内で計算するための研究が進んでいる（例えば、特許文献１を参照）。 In recent years, quantum computers have been put to practical use, and research is progressing to solve real-time calculations such as combinatorial optimization problems, which are difficult to process in real time with conventional classical computers (for example, patent documents 1).

米国特許出願公開第２００５／２５０６５１号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2005/250651

上記のような量子計算機は、絶対零度に近い物理環境で運用する必要があり、外部環境と断熱しつつ冷却するためのランニングコストが高いという課題があった。 Quantum computers such as those described above need to be operated in a physical environment close to absolute zero, and there is the problem of high running costs for cooling while insulating from the external environment.

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、量子計算機の冷却コストを抑制するための技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a technique for suppressing the cooling cost of a quantum computer.

本発明の第１の態様は、地上に設置された情報処理装置と、衛星軌道を周回する人工天体と、前記人工天体に収容された量子計算機と、を含む計算システムである。このシステムにおいて、前記情報処理装置は、処理対象データとともに量子計算の要求を前記量子計算機に送信する送信部と、前記量子計算の結果を前記量子計算機から受信する受信部と、を備える。また、前記量子計算機は、前記情報処理装置から前記処理対象データと前記量子計算の要求とを受信する受信部と、前記量子計算を実行する量子計算実行部と、前記量子計算の結果を前記情報処理装置に送信する送信部と、を備える。 A first aspect of the present invention is a computing system including an information processing device installed on the ground, an artificial celestial body orbiting a satellite orbit, and a quantum computer accommodated in the artificial celestial body. In this system, the information processing apparatus includes a transmission unit that transmits a request for quantum computation together with data to be processed to the quantum computer, and a reception unit that receives the result of the quantum computation from the quantum computer. Further, the quantum computer includes a receiving unit that receives the processing target data and the quantum computation request from the information processing device, a quantum computation execution unit that executes the quantum computation, and a quantum computation result that is transmitted to the information processing device. and a transmitter for transmitting to the processing device.

前記計算システムにおいて、前記人工天体は、前記量子計算機を収容するために一部が宇宙空間に露出する面を含む筐体を備えてもよく、当該筐体は、前記宇宙空間に露出する面に、前記量子計算機の熱を排出するための熱処理部を備えるとともに、前記宇宙空間に露出していない面は断熱部材で構成されていてもよい。 In the computing system, the artificial celestial body may include a housing including a surface partially exposed to outer space for housing the quantum computer, and the housing may include a surface exposed to outer space. and a heat treatment unit for discharging heat of the quantum computer, and a surface not exposed to the outer space may be composed of a heat insulating member.

前記計算システムにおいて、前記量子計算機は、前記量子計算機の温度に関する温度情報を取得する温度情報取得部をさらに備えてもよく、前記量子計算機の送信部は、前記温度情報を前記情報処理装置に送信してもよい。 In the computing system, the quantum computer may further include a temperature information acquisition unit that acquires temperature information regarding the temperature of the quantum computer, and the transmission unit of the quantum computer transmits the temperature information to the information processing device. You may

前記計算システムにおいて、前記温度情報は、前記量子計算機の温度と、前記量子計算機の冷却効率を示す情報とを含んでもよい。 In the computing system, the temperature information may include a temperature of the quantum computer and information indicating cooling efficiency of the quantum computer.

前記計算システムは複数の人工天体を含んでもよく、前記複数の人工天体はそれぞれ量子計算機を収容してもよく、前記情報処理装置の受信部は、前記複数の人工天体のそれぞれに収容されている量子計算機から、各量子計算機の温度情報を受信してもよく、前記情報処理装置は、各人工天体の温度情報に基づいて、量子計算の要求を送信する量子計算機を選択する選択部をさらに備えてもよい。 The computing system may include a plurality of artificial celestial bodies, each of the plurality of artificial celestial bodies may house a quantum computer, and the receiving unit of the information processing device may be housed in each of the plurality of artificial celestial bodies. Temperature information of each quantum computer may be received from the quantum computer, and the information processing device further includes a selection unit that selects a quantum computer that transmits a request for quantum computation based on the temperature information of each artificial celestial body. may

前記計算システムは、前記情報処理装置と前記量子計算機との間の通信を中継する中継装置をさらに備えてもよい。 The computing system may further include a relay device that relays communication between the information processing device and the quantum computer.

本発明の第２の態様は、計算方法である。この方法において、地上に設置された情報処理装置が、衛星軌道を周回する人工天体に収容された量子計算機に、処理対象データと量子計算の要求とを送信するステップを実行し、前記量子計算機が、前記情報処理装置から前記処理対象データと前記量子計算の要求とを受信するステップと、前記量子計算を実行するステップと、前記量子計算の結果を前記情報処理装置に送信するステップと、を実行し、前記情報処理装置が、前記量子計算の結果を前記量子計算機から受信するステップを実行する。 A second aspect of the present invention is a calculation method. In this method, an information processing device installed on the ground executes a step of transmitting data to be processed and a request for quantum computation to a quantum computer housed in an artificial celestial body orbiting a satellite, receiving the data to be processed and the request for the quantum computation from the information processing device; executing the quantum computation; and transmitting the result of the quantum computation to the information processing device. Then, the information processing device executes a step of receiving the result of the quantum computation from the quantum computer.

前記計算方法において、前記情報処理装置が、複数の人工天体にそれぞれ収容されている複数の量子計算機それぞれから、各量子計算機の冷却効率を含む温度情報を取得するステップと、各量子計算機の冷却効率に基づいて、前記処理対象データと前記量子計算の要求とを送信する量子計算機を選択するステップと、をさらに実行してもよい。 In the above calculation method, the information processing apparatus acquires temperature information including the cooling efficiency of each quantum computer from each of a plurality of quantum computers housed in a plurality of artificial celestial bodies, and the cooling efficiency of each quantum computer. and selecting a quantum computer that transmits the processing target data and the quantum computation request based on.

本発明の第３の態様は、情報処理装置と通信可能な量子計算機を収容するための人工天体である。この人工天体は、前記人工天体を稼働させるための機器を収容する稼働機器収容部と、前記稼働機器収容部と熱的に隔離され、前記量子計算機を収容するための筐体と、を備え、前記筐体は、前記人工天体が衛星軌道上を周回する場合に、少なくとも一部が宇宙空間に露出する面を含み、当該宇宙空間に露出する面に、前記量子計算機の熱を放熱するための熱処理部を備える。 A third aspect of the present invention is an artificial celestial body for accommodating a quantum computer communicable with an information processing device. This artificial celestial body includes an operating equipment housing section that houses equipment for operating the artificial celestial body, and a housing that is thermally isolated from the operating equipment housing section and houses the quantum computer, The housing includes a surface at least partially exposed to outer space when the artificial celestial body revolves on the satellite orbit, and the surface exposed to outer space is used to dissipate the heat of the quantum computer. A heat treatment section is provided.

本発明の第４の態様は、情報処理装置である。この装置は、量子計算機を収容する複数の人工天体から前記量子計算機の温度に関する温度情報を受信する受信部と、前記温度情報に基づいて、量子計算の要求を送信する量子計算機を選択する選択部と、処理対象データとともに量子計算の要求を選択した前記量子計算機に送信する送信部と、を備え、前記受信部は、前記量子計算の結果を選択した前記量子計算機から受信する。 A fourth aspect of the present invention is an information processing apparatus. This device includes a receiving unit that receives temperature information about the temperature of the quantum computer from a plurality of artificial celestial bodies that accommodate quantum computers, and a selection unit that selects a quantum computer that transmits a request for quantum computation based on the temperature information. and a transmitting unit configured to transmit a request for quantum computation together with data to be processed to the selected quantum computer, wherein the receiving unit receives the result of the quantum computation from the selected quantum computer.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Any combination of the above-described components, and expressions of the present invention converted into methods, devices, systems, computer programs, data structures, recording media, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、量子計算機の冷却コストを抑制するための技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique for suppressing the cooling cost of a quantum computer can be provided.

実施の形態に係る計算システムの概要を説明するための図である。1 is a diagram for explaining an overview of a computing system according to an embodiment; FIG. 実施の形態に係る情報処理装置、人工天体、及び量子計算機の機能構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the functional structure of the information processing apparatus which concerns on embodiment, an artificial celestial body, and a quantum computer. 実施の形態に係る人工天体の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the artificial celestial body which concerns on embodiment. 実施の形態に係る情報処理装置が実行する計算処理の流れを説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the flow of calculation processing executed by the information processing apparatus according to the embodiment;

＜実施の形態の概要＞
図１は、実施の形態に係る計算システムＳの概要を説明するための図である。以下、図１を参照して、実施の形態の概要を述べる。 <Overview of Embodiment>
FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of a computing system S according to an embodiment. An outline of the embodiment will be described below with reference to FIG.

図１に示す例では、計算システムＳは、地上に設置された情報処理装置１と、衛星軌道を周回する複数の人工天体２（第１人工天体２ａ、第２人工天体２ｂ、第３人工天体２ｃ、及び第４人工天体２ｄ）と、が中継装置４を介して通信可能な態様で接続している。各人工天体２は、それぞれ量子計算機３（第１量子計算機３ａ、第２量子計算機３ｂ、第３量子計算機３ｃ、及び第４量子計算機３ｄ）を収容している。なお、図１では、人工天体２及び量子計算機３の数は４であるが、それ以外の数であってもよい。以下、第１人工天体２ａ、第２人工天体２ｂ、第３人工天体２ｃ、及び第４人工天体２ｄを特に区別する場合を除いて、単に人工天体２と記載する。量子計算機３についても同様である。 In the example shown in FIG. 1, the computing system S includes an information processing device 1 installed on the ground, a plurality of artificial celestial bodies 2 (a first artificial celestial body 2a, a second artificial celestial body 2b, a third artificial celestial body) orbiting a satellite orbit. 2c, and the fourth artificial celestial body 2d) are connected to each other via the relay device 4 in a communicable manner. Each artificial celestial body 2 accommodates a quantum computer 3 (a first quantum computer 3a, a second quantum computer 3b, a third quantum computer 3c, and a fourth quantum computer 3d). In FIG. 1, the number of artificial celestial bodies 2 and quantum computers 3 is four, but other numbers may be used. Hereinafter, the first artificial celestial body 2a, the second artificial celestial body 2b, the third artificial celestial body 2c, and the fourth artificial celestial body 2d are simply referred to as the artificial celestial body 2, unless otherwise specified. The same applies to the quantum computer 3 as well.

情報処理装置１は、計算対象のデータ等を人工天体２に送信するための機器であり、一例としては古典計算機である。実施の形態に係る計算システムＳにおいて、量子計算機３は衛星軌道を周回する人工天体２に収容されている。宇宙空間の温度はおよそ３ケルビンであるといわれている。実施の形態に係る計算システムＳにおける人工天体２は、量子計算機３を冷却するための熱処理部が宇宙空間に露出しており、量子計算機３を冷却するように構成されている。このため、実施の形態に係る計算システムＳにおいては、地上における環境温度（およそ３００ケルビン）において量子計算機３を冷却する場合と比較して、量子計算機３の冷却効率を高めることができる。 The information processing device 1 is a device for transmitting data to be calculated and the like to the artificial celestial body 2, and is, for example, a classical computer. In the computing system S according to the embodiment, the quantum computer 3 is accommodated in the artificial celestial body 2 orbiting the satellite orbit. The temperature of outer space is said to be about 3 Kelvin. The artificial celestial body 2 in the computing system S according to the embodiment has a heat treatment section for cooling the quantum computer 3 exposed to outer space, and is configured to cool the quantum computer 3 . Therefore, in the computing system S according to the embodiment, the cooling efficiency of the quantum computer 3 can be improved compared to the case of cooling the quantum computer 3 at the environmental temperature on the ground (approximately 300 Kelvin).

＜実施の形態に係る情報処理装置１の機能構成＞
図２は、実施の形態に係る情報処理装置１、人工天体２、及び量子計算機３の機能構成を模式的に示す図である。情報処理装置１は、送信部１０、受信部１１、及び選択部１２を備える。人工天体２は、量子計算機３を収容するための筐体２０と、人工天体２を稼働させるための機器を収容する稼働機器収容部２１とを備えている。量子計算機３は、受信部３０、量子計算実行部３１、送信部３２、及び温度情報取得部３３を備える。 <Functional Configuration of Information Processing Apparatus 1 According to Embodiment>
FIG. 2 is a diagram schematically showing functional configurations of the information processing device 1, the artificial celestial body 2, and the quantum computer 3 according to the embodiment. The information processing device 1 includes a transmitter 10 , a receiver 11 and a selector 12 . The artificial celestial body 2 includes a housing 20 for housing the quantum computer 3 and an operating equipment housing section 21 for housing equipment for operating the artificial celestial body 2 . The quantum computer 3 includes a receiver 30 , a quantum computation execution unit 31 , a transmitter 32 and a temperature information acquisition unit 33 .

図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってもよい。図２において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。 In FIG. 2, arrows indicate main data flows, and data flows not shown in FIG. 2 may exist. In FIG. 2, each functional block does not show the configuration in units of hardware (apparatus), but the configuration in units of functions. Therefore, the functional blocks shown in FIG. 2 may be implemented within a single device, or may be implemented separately within a plurality of devices. Data exchange between functional blocks may be performed via any means such as a data bus, network, or portable storage medium.

情報処理装置１は、例えば古典計算機であり、図示なしないがＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や情報処理装置１の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を備えている。また、情報処理装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサも備えている。 The information processing device 1 is, for example, a classical computer, and includes a ROM (Read Only Memory) storing BIOS (Basic Input Output System) and the like, a RAM (Random Access Memory) serving as a work area of the information processing device 1, although not shown, A large-capacity storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive) stores an OS (Operating System), application programs, and various information referred to when the application programs are executed. The information processing apparatus 1 also includes processors such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit).

人工天体２は、例えば人工衛星や宇宙ステーション、スペースシャトル等である。量子計算機３は量子計算機であり、量子計算を担う量子計算実行部３１の他、受信部３０、送信部３２、温度情報取得部３３等のインタフェースや計測装置を備える。 The artificial celestial body 2 is, for example, an artificial satellite, a space station, a space shuttle, or the like. The quantum computer 3 is a quantum computer, and includes interfaces such as a receiving unit 30, a transmitting unit 32, a temperature information acquiring unit 33, and a measuring device, in addition to a quantum computation executing unit 31 responsible for quantum computation.

なお、図２は、情報処理装置１が単一の装置で構成されている場合の例を示している。しかしながら、情報処理装置１は、例えばクラウドコンピューティングシステムやエッジコンピューティングシステムのように複数のプロセッサやメモリ等の計算リソースによって実現されてもよい。 Note that FIG. 2 shows an example in which the information processing device 1 is composed of a single device. However, the information processing device 1 may be implemented by computational resources such as multiple processors and memories, such as in a cloud computing system or an edge computing system.

情報処理装置１の送信部１０は、処理対象データとともに量子計算の要求を量子計算機に送信する。例えば、量子計算機３の計算対象が量子アニーリングであることを仮定する。量子アニーリングは、ナップザック問題や巡回セールスマン問題などの組み合わせ最適化問題のソリューションに適しており、現実の商品、サービスや経路に関する組み合わせ最適化問題に対して高効率で準最適解を求めることができる。なお、量子計算機３の計算対象は量子アニーリングに限られず、量子ゲートや量子シミュレーションでもよい。 The transmission unit 10 of the information processing device 1 transmits a request for quantum computation to the quantum computer together with the data to be processed. For example, assume that the computation target of the quantum computer 3 is quantum annealing. Quantum annealing is suitable for solving combinatorial optimization problems such as the knapsack problem and the traveling salesman problem, and can efficiently find suboptimal solutions for combinatorial optimization problems related to real products, services, and routes. . Note that the calculation target of the quantum computer 3 is not limited to quantum annealing, and may be quantum gates or quantum simulation.

具体的には、ベクトルＸ＝｛ｘｉ：ｉ＝１，・・・，ｎ｝を最適化の対象の２値変数群としたとき、量子アニーリングは以下の目的関数を最適化し、計算結果として最適化した結果の２値変数群ｘ’を出力する。ここでＱｉｊを以下の式（１）で示す目的関数Ｈの係数としたとき、係数を要素とする行列Ｑ＝｛Ｑｉｊ｝が情報処理装置１から量子計算機３に送る処理対象データとなる。 Specifically, when the vector X={x i : i=1, . Output the binary variable group x' of the optimization result. Here, when Q ij is the coefficient of the objective function H shown in the following equation (1), the matrix Q={Q ij } whose elements are the coefficients is the data to be processed sent from the information processing device 1 to the quantum computer 3. .

Figure 0007321980000001
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量子計算機３の受信部３０は、情報処理装置１から処理対象データと量子計算の要求とを受信する。量子計算機３の量子計算実行部３１は、受信部３０が受信した処理対象データに対して量子計算を実行する。 The receiving unit 30 of the quantum computer 3 receives processing target data and a request for quantum computation from the information processing apparatus 1 . The quantum computation executing unit 31 of the quantum computer 3 executes quantum computation on the processing target data received by the receiving unit 30 .

量子計算機３の送信部３２は、量子計算実行部３１が実行した量子計算の結果を情報処理装置１に送信する。情報処理装置１の受信部１１は、量子計算の結果を量子計算機３から受信する。このように、実施の形態に係る計算システムＳにおいて、極低温環境が必要な量子計算を宇宙空間で実行するため、量子計算を地上で実行する場合と比較して量子計算機３の冷却コストを抑制することができる。 The transmission unit 32 of the quantum computer 3 transmits the result of the quantum computation executed by the quantum computation execution unit 31 to the information processing device 1 . The receiving unit 11 of the information processing device 1 receives the result of quantum computation from the quantum computer 3 . As described above, in the computing system S according to the embodiment, since the quantum computation requiring a cryogenic environment is performed in outer space, the cooling cost of the quantum computer 3 is suppressed compared to the case where the quantum computation is performed on the ground. can do.

図３は、実施の形態に係る人工天体２の内部構造を模式的に示す図である。人工天体２は衛星軌道上を周回するために人工天体２を稼働させるための種々の機器（不図示）によって制御されている。このため、図３に示すように、人工天体２は、量子計算機３を収容するための筐体２０と、人工天体２を稼働させるための機器を収容する稼働機器収容部２１と、を備えている。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the internal structure of the artificial celestial body 2 according to the embodiment. The artificial celestial body 2 is controlled by various devices (not shown) for operating the artificial celestial body 2 to orbit the satellite orbit. For this reason, as shown in FIG. 3, the artificial celestial body 2 includes a housing 20 for housing the quantum computer 3 and an operating equipment housing section 21 for housing equipment for operating the artificial celestial body 2. there is

人工天体２を稼働させるための機器は熱源となるため、筐体２０は、稼働機器収容部２１と熱的に隔離されている。具体的には、筐体２０は、量子計算機３と機器との間を断熱するための断熱部材２０１を備えている。また、筐体２０は、人工天体２が衛星軌道上を周回する場合に、少なくとも一部が宇宙空間に露出する面を含んでおり、その宇宙空間に露出する面に、量子計算機３の熱を放熱するための熱処理部２００を備えている。筐体２０のうち宇宙空間に露出していない面は稼働機器収容部２１との境界面であり、断熱部材２０１で構成されている。 Since the equipment for operating the artificial celestial body 2 serves as a heat source, the housing 20 is thermally isolated from the operating equipment housing section 21 . Specifically, the housing 20 includes a heat insulating member 201 for heat insulation between the quantum computer 3 and the device. Further, the housing 20 includes a surface at least partially exposed to outer space when the artificial celestial body 2 orbits on the satellite orbit, and the heat of the quantum computer 3 is transferred to the surface exposed to outer space. A thermal processing unit 200 for heat dissipation is provided. The surface of the housing 20 that is not exposed to outer space is the boundary surface with the operating equipment housing section 21 and is composed of a heat insulating member 201 .

宇宙空間は真空であるため、量子計算機３の冷却は輻射を利用する。熱処理部２００は、量子計算機３が発生した熱を輻射によって排熱するラジエータ（不図示）を備えるとともに、太陽からの熱戦を反射するための反射部材（不図示）も備えている。これにより、筐体２０は、量子計算機３を効率的に冷却することができる。 Since outer space is a vacuum, the cooling of the quantum computer 3 utilizes radiation. The thermal processing unit 200 includes a radiator (not shown) that exhausts the heat generated by the quantum computer 3 by radiation, and a reflecting member (not shown) that reflects heat from the sun. Thereby, the housing 20 can efficiently cool the quantum computer 3 .

図１に示すように、実施の形態に係る計算システムＳにおいては、宇宙空間上に複数の量子計算機３が存在する。量子計算機３の負荷や人工天体２の位置や向きの違いに起因する太陽の影響等の違いにより、量子計算機３の温度と冷却効率とを含む温度情報が量子計算機３毎に異なる場合がある。量子計算機３の温度情報は、情報処理装置１が量子計算を実行させるための量子計算機３を選択する際の有用な情報となり得る。このため、量子計算機３は、量子計算機３の温度に関する温度情報を取得する温度情報取得部３３を備えている。量子計算機３の送信部３２は、温度情報取得部３３が取得した温度情報を情報処理装置１に送信する。これにより、量子計算機３は、自身の温度情報を情報処理装置１に通知することができる。 As shown in FIG. 1, in the computing system S according to the embodiment, a plurality of quantum computers 3 exist in outer space. The temperature information including the temperature and cooling efficiency of the quantum computer 3 may differ for each quantum computer 3 due to the difference in the load on the quantum computer 3 and the influence of the sun caused by the difference in the position and orientation of the artificial celestial body 2 . The temperature information of the quantum computer 3 can be useful information when the information processing apparatus 1 selects the quantum computer 3 to execute quantum computation. Therefore, the quantum computer 3 includes a temperature information acquisition unit 33 that acquires temperature information regarding the temperature of the quantum computer 3 . The transmission unit 32 of the quantum computer 3 transmits the temperature information acquired by the temperature information acquisition unit 33 to the information processing device 1 . Thereby, the quantum computer 3 can notify the information processing device 1 of its own temperature information.

なお、量子計算機３は、１時間毎等のように周期的に温度情報を情報処理装置１に送信してもよいし、情報処理装置１からの問い合わせを受信することを契機として温度情報を情報処理装置１に送信してもよい。後者の場合、受信部３０が情報処理装置１から温度情報の通知指示を受信することを契機として温度情報取得部３３が温度情報を取得し、その情報を送信部３２が情報処理装置１に送信すればよい。 Note that the quantum computer 3 may transmit the temperature information to the information processing device 1 periodically such as every hour, or may transmit the temperature information upon receiving an inquiry from the information processing device 1. It may be transmitted to the processing device 1 . In the latter case, the temperature information acquiring unit 33 acquires the temperature information when the receiving unit 30 receives the temperature information notification instruction from the information processing device 1 , and the transmitting unit 32 transmits the information to the information processing device 1 . do it.

情報処理装置１の受信部１１は、複数の人工天体２のそれぞれに収容されている量子計算機３から、各量子計算機３の温度情報を受信する。情報処理装置１の選択部１２は、各人工天体２の温度情報に基づいて、量子計算の要求を送信する量子計算機３を選択する。具体的には、選択部１２は、冷却効率の高い量子計算機３を優先して量子計算の要求を送信する量子計算機３として選択する。一般に、極低温下で動作する量子計算機３において実行される量子計算の精度は、量子計算機３の温度が高いほど低下する傾向があるといわれている。情報処理装置１は、温度情報に含まれる量子計算機３の温度及び冷却効率の高い量子計算機３を優先して選択することにより、量子計算の精度低下を抑制することができる。 The receiving unit 11 of the information processing device 1 receives temperature information of each quantum computer 3 housed in each of the plurality of artificial celestial bodies 2 . The selection unit 12 of the information processing device 1 selects the quantum computer 3 that transmits the request for quantum computation based on the temperature information of each artificial celestial body 2 . Specifically, the selection unit 12 preferentially selects the quantum computer 3 with high cooling efficiency as the quantum computer 3 to which the request for quantum computation is to be transmitted. In general, it is said that the higher the temperature of the quantum computer 3, the lower the accuracy of the quantum computation performed by the quantum computer 3 operating at cryogenic temperatures. The information processing apparatus 1 can suppress a decrease in accuracy of quantum computation by preferentially selecting the temperature of the quantum computer 3 included in the temperature information and the quantum computer 3 with high cooling efficiency.

図１に示したように、実施の形態に係る計算システムＳは、情報処理装置１と量子計算機との間の通信を中継する中継装置４を備えている。中継装置４が情報処理装置１と多数の量子計算機３との間の通信を仲介することにより、情報処理装置１と各量子計算機３との通信効率を上げることができる。 As shown in FIG. 1, the computing system S according to the embodiment includes a relay device 4 that relays communication between the information processing device 1 and the quantum computer. By mediating communication between the information processing device 1 and the quantum computers 3 by the relay device 4 , communication efficiency between the information processing device 1 and each quantum computer 3 can be improved.

＜情報処理装置１が実行する計算方法の処理フロー＞
図４は、実施の形態に係る情報処理装置１が実行する計算処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば情報処理装置１が起動したときに開始する。 <Processing Flow of Calculation Method Executed by Information Processing Apparatus 1>
FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of calculation processing executed by the information processing device 1 according to the embodiment. The processing in this flowchart starts, for example, when the information processing apparatus 1 is activated.

送信部１０は、複数の人工天体２それぞれに収容されている複数の量子計算機３それぞれに、温度情報の送信を要求する（Ｓ２）。受信部１１は、各量子計算機３から、量子計算機３の冷却効率を含む温度情報を受信する（Ｓ４）。 The transmission unit 10 requests transmission of temperature information from each of the plurality of quantum computers 3 housed in each of the plurality of artificial celestial bodies 2 (S2). The receiving unit 11 receives temperature information including the cooling efficiency of the quantum computer 3 from each quantum computer 3 (S4).

選択部１２は、各量子計算機３から受信した温度情報に含まれる冷却効率に基づいて、量子計算の要求を送信する量子計算機３を選択する（Ｓ６）。送信部１０は、選択部１２が選択した量子計算機３に、処理対象データと量子計算の要求とを送信する（Ｓ８）。受信部１１は、選択部１２が選択した量子計算機３から、量子計算の計算結果を受信する（Ｓ１０）。 Based on the cooling efficiency included in the temperature information received from each quantum computer 3, the selection unit 12 selects the quantum computer 3 that transmits the request for quantum computation (S6). The transmission unit 10 transmits the processing target data and the quantum computation request to the quantum computer 3 selected by the selection unit 12 (S8). The receiving unit 11 receives the calculation result of the quantum computation from the quantum computer 3 selected by the selecting unit 12 (S10).

受信部１１が計算結果を受信すると、本フローチャートにおける処理は終了する。 When the receiving unit 11 receives the calculation result, the processing in this flowchart ends.

＜実施の形態に係る情報処理装置１が奏する効果＞
以上説明したように、実施の形態に係る計算システムＳによれば、量子計算機３の冷却コストを抑制することができる。 <Effects of Information Processing Apparatus 1 According to Embodiment>
As described above, according to the computing system S according to the embodiment, the cooling cost of the quantum computer 3 can be suppressed.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果をあわせ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed and integrated in arbitrary units. In addition, new embodiments resulting from arbitrary combinations of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment caused by the combination has the effect of the original embodiment.

１・・・情報処理装置
１０・・・送信部
１１・・・受信部
１２・・・選択部
２・・・人工天体
２０・・・筐体
２１・・・稼働機器収容部
２００・・・熱処理部
２０１・・・断熱部材
３・・・量子計算機
３０・・・受信部
３１・・・量子計算実行部
３２・・・送信部
３３・・・温度情報取得部
４・・・中継装置
Ｓ・・・計算システム
REFERENCE SIGNS LIST 1: information processing device 10: transmission unit 11: reception unit 12: selection unit 2: artificial celestial body 20: housing 21: operating equipment storage unit 200: heat treatment Unit 201 Thermal insulation member 3 Quantum computer 30 Reception unit 31 Quantum computation execution unit 32 Transmission unit 33 Temperature information acquisition unit 4 Relay device S・Calculation system

Claims (8)

地上に設置された情報処理装置と、衛星軌道を周回する人工天体と、前記人工天体に収容された量子計算機と、を含む計算システムであって、
前記情報処理装置は、
処理対象データとともに量子計算の要求を前記量子計算機に送信する送信部と、
前記量子計算の結果を前記量子計算機から受信する受信部と、を備え、
前記量子計算機は、
前記情報処理装置から前記処理対象データと前記量子計算の要求とを受信する受信部と、
前記量子計算を実行する量子計算実行部と、
前記量子計算の結果を前記情報処理装置に送信する送信部と、を備え、
前記人工天体は、前記量子計算機を収容するために一部が宇宙空間に露出する面を含む筐体を備え、当該筐体は、
前記宇宙空間に露出する面に、前記量子計算機の熱を排出するための熱処理部を備えるとともに、前記宇宙空間に露出していない面は断熱部材で構成されている、
計算システム。 A computing system including an information processing device installed on the ground, an artificial celestial body orbiting a satellite orbit, and a quantum computer accommodated in the artificial celestial body,
The information processing device is
a transmission unit that transmits a request for quantum computation to the quantum computer together with the data to be processed;
A receiving unit that receives the result of the quantum calculation from the quantum computer,
The quantum computer is
a receiving unit that receives the processing target data and the quantum computation request from the information processing device;
a quantum computation executing unit that executes the quantum computation;
A transmission unit that transmits the result of the quantum calculation to the information processing device ,
The artificial celestial body comprises a housing including a surface partly exposed to outer space for housing the quantum computer, the housing comprising:
The surface exposed to outer space is provided with a heat treatment unit for discharging the heat of the quantum computer, and the surface not exposed to outer space is made of a heat insulating member.
calculation system. 前記量子計算機は、前記量子計算機の温度に関する温度情報を取得する温度情報取得部をさらに備え、
前記量子計算機の送信部は、前記温度情報を前記情報処理装置に送信する、
請求項１に記載の計算システム。 The quantum computer further comprises a temperature information acquisition unit that acquires temperature information regarding the temperature of the quantum computer,
the transmission unit of the quantum computer transmits the temperature information to the information processing device;
2. The computing system of claim 1 . 前記温度情報は、前記量子計算機の温度と、前記量子計算機の冷却効率を示す情報とを含む、
請求項２に記載の計算システム。 The temperature information includes information indicating the temperature of the quantum computer and the cooling efficiency of the quantum computer,
3. A computing system according to claim 2 . 前記計算システムは、複数の人工天体を含んでおり、前記複数の人工天体はそれぞれ量子計算機を収容しており、
前記情報処理装置の受信部は、前記複数の人工天体のそれぞれに収容されている量子計算機から、各量子計算機の温度情報を受信し、
前記情報処理装置は、各人工天体の温度情報に基づいて、量子計算の要求を送信する量子計算機を選択する選択部をさらに備える、
請求項３に記載の計算システム。 The computing system includes a plurality of artificial celestial bodies, each of the plurality of artificial celestial bodies housing a quantum computer;
the receiving unit of the information processing device receives temperature information of each quantum computer from each of the quantum computers housed in each of the plurality of artificial celestial bodies;
The information processing device further comprises a selection unit that selects a quantum computer that transmits a request for quantum computation based on the temperature information of each artificial celestial body.
4. A computing system according to claim 3 . 前記計算システムは、前記情報処理装置と前記量子計算機との間の通信を中継する中継装置をさらに備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の計算システム。 The computing system further comprises a relay device that relays communication between the information processing device and the quantum computer,
5. A computing system according to any one of claims 1-4 . 地上に設置された情報処理装置が、
衛星軌道を周回する複数の人工天体にそれぞれ収容されている複数の量子計算機それぞれから、各量子計算機の冷却効率を含む温度情報を取得するステップと、
各量子計算機の冷却効率に基づいて、処理対象データと量子計算の要求とを送信する量子計算機を選択するステップと、
選択された量子計算機に、前記処理対象データと前記量子計算の要求とを送信するステップと、を実行し、
前記選択された量子計算機が、
前記情報処理装置から前記処理対象データと前記量子計算の要求とを受信するステップと、
前記量子計算を実行するステップと、
前記量子計算の結果を前記情報処理装置に送信するステップと、を実行し、
前記情報処理装置が、前記量子計算の結果を前記量子計算機から受信するステップを実行する、
計算方法。 Information processing equipment installed on the ground
a step of acquiring temperature information including cooling efficiency of each quantum computer from each of a plurality of quantum computers accommodated in each of a plurality of artificial celestial bodies orbiting a satellite;
selecting a quantum computer for transmitting data to be processed and a request for quantum computation based on the cooling efficiency of each quantum computer;
sending the processing target data and the quantum computation request to the selected quantum computer ;
the selected quantum computer,
a step of receiving the processing target data and the request for the quantum computation from the information processing device;
performing the quantum computation;
sending the result of the quantum computation to the information processing device;
The information processing device performs a step of receiving a result of the quantum computation from the quantum computer;
Method of calculation. 情報処理装置と通信可能な量子計算機を収容するための人工天体であって、
前記人工天体を稼働させるための機器を収容する稼働機器収容部と、
前記稼働機器収容部と熱的に隔離され、前記量子計算機を収容するための筐体と、を備え、
前記筐体は、前記人工天体が衛星軌道上を周回する場合に、少なくとも一部が宇宙空間に露出する面を含み、当該宇宙空間に露出する面に、前記量子計算機の熱を放熱するための熱処理部を備える、
人工天体。 An artificial celestial body for housing a quantum computer that can communicate with an information processing device,
an operating equipment housing section for housing equipment for operating the artificial celestial body;
a housing that is thermally isolated from the operating device housing unit and that houses the quantum computer;
The housing includes a surface at least partially exposed to outer space when the artificial celestial body revolves on the satellite orbit, and the surface exposed to outer space is used to dissipate the heat of the quantum computer. comprising a heat treatment section,
artificial celestial bodies. 量子計算機を収容する複数の人工天体から前記量子計算機の温度に関する温度情報を受信する受信部と、
前記温度情報に基づいて、量子計算の要求を送信する量子計算機を選択する選択部と、
処理対象データとともに量子計算の要求を選択した前記量子計算機に送信する送信部と、を備え、
前記受信部は、前記量子計算の結果を選択した前記量子計算機から受信する、
情報処理装置。 a receiving unit that receives temperature information about the temperature of the quantum computer from a plurality of artificial celestial bodies that accommodate the quantum computer;
a selection unit that selects a quantum computer that transmits a request for quantum computation based on the temperature information;
a transmission unit that transmits a request for quantum computation together with the data to be processed to the selected quantum computer,
The receiving unit receives the result of the quantum computation from the selected quantum computer,
Information processing equipment.
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