QunaSys Tech Blog

Quantum-Selected Configuration Interaction（QSCI）では、量子デバイスが重要な電子配置（行列式）をサンプリングし、古典ソルバーがその部分空間のハミルトニアンを構築・対角化します。選択する部分空間を大きくすれば得られるエネルギーを改善できますが、それは古典ソルバーがそのハミルトニアンを扱える場合に限られます。QunaSysでは、QURI SDK Enterprise向けに開発中のQSCI実装で、この古典計算の両段階を分散化しました。各プロセスが行列の一部のみを保持することで単一プロセスのメモリ上限を超え、富岳上で400万行列式までの計算を実現しました。H18の100万行列式では、ハミルトニアン構築が4プロセスから96プロセスで11.8倍高速化しました。4種類のシトクロムP450モデルでは、比較した最大の部分空間において、テスト対象のSelected Basis Diagonalization実装より8〜17倍高速で、エネルギーは1 mHa未満の精度で一致しました。各系で測定した最大部分空間では対角化が古典計算時間の大半を占め、計算コストは量子ビット数よりもハミルトニアンの密度によってよく予測できました。800万行列式への拡張では、構築時のピークメモリ使用量が次のボトルネックであることが判明しました。次の目標は、疎行列を構築も保存もしない行列フリー固有値ソルバーです。