金融取引の最適化、産業用ロボットの動作の最適化、輸送トラックの移動経路や送電経路の最適化、創薬のための分子設計など、社会や産業における課題の多くは、膨大な選択肢から最適なものを選び出す組合せ最適化に帰着します。組合せ最適化は、問題の規模が大きくなるにつれて組合せパターンの数が指数関数的に増大するため、既存の計算機で高速に解くことは困難です。このため、組合せ最適化専用計算機の開発が国内外で活発に行われています。

東芝グループでは、既存の計算機を使用し、複雑で大規模な問題の高精度な近似解（良解）を短時間で得ることを可能とするSBMを活用した、株式市場における高速高頻度取引への疑似量子計算機適用の有効性に関する共同検証など、SBMの有効性の検証を行っています。また、Amazon Web Services Inc.が運営するAWS Marketplaceで全世界に向けてSBMのPoC（概念検証、proof of concept）版を公開して、大学などの研究機関や、社会が抱える課題を組合せ最適化の実問題として解くことを目指している企業と協力して、さまざまな分野での社会課題解決に向けた実問題探索を行ってきました。SBMの技術を活用した新市場開拓と新たなソリューション創出を目指した事業共創の取り組みの成果や、国内外でのさまざまな実証実験を通じて得られた知見を生かし、ソリューションとして体系化したものがSQBM+です。

「SQBM」は、Simulated Quantum-inspired Bifurcation Machineの頭文字であり、東芝の研究開発センターにおける量子コンピューターの研究過程で発明されたSBアルゴリズムを実装したSBMに由来することを表しています。そして、「+」は、さまざまなサービスを含めたソリューションを意味し、継続的に強化し続けていくことを示すものです。

SQBM+は、AWS Marketplaceでソフトウェアモジュールを提供しています。クラウド環境には向かない秘匿性の高いアプリケーションや、超低遅延を必要とするアプリケーション向けのオンプレミス版の提供も計画しています。また、パートナーのアプリケーションへの組み込みやOEM提供を予定しています。さらには、定式化サポートや教育などのプロフェッショナルサービスの提供を予定しています。

当社は、専門知識をもつパートナーと連携して、計算創薬への適用技術の検証、エネルギーマネジメントや材料開発での有効性の検証などSQBM+が有用な実問題の探索を継続して実施しています。金融や創薬で求められる大規模な問題に対応できるSQBM+ Version2を活用して、さまざまな領域で複雑化する社会課題の解決に貢献していきます。

「高速」・「大規模」・「今すぐ使える」東芝独自のイジングマシン

量子インスパイア
アルゴリズム

量子分岐マシン(東芝独自量子計算機)から導出される全く新しい古典アルゴリズム
「古典断熱探索」「エルゴート探索」という新しい探索メカニズムで解を探索

高速・大規模
-Science Advances誌掲載-

今すぐ使える

SQBM+の特長

1000万変数をサポートし、大規模問題に対応

1000万変数のQUBO問題に対応するQUBOソルバーを提供します。

速度・精度・規模を大幅に向上させた新アルゴリズムを採用

短時間で良解を見つける高速アルゴリズム「弾道的シミュレーテッド分岐アルゴリズム（bSB）」
他のマシンを凌ぐ計算速度でより高精度な解を見つける高精度アルゴリズム「離散的シミュレーテッド分岐アルゴリズム（dSB）」
上記２つのアルゴリズムを自動的に使い分ける機能を実装しています。

用途に応じた最適化ソルバーの提供

汎用的に利用できるQUBOソルバーに加えて、目的別ソルバーも提供します。特定の問題を直接、容易に解くことができます。

QUBOソルバー
汎用的なソルバーです。「二次制約なしバイナリ最適化問題（QUBO）」という形式で表した組合せ最適化問題をSBアルゴリズムで解く、SQBM+の基本的なソルバーです。
TSPソルバー
「巡回セールスマン問題」と呼ばれる種類の問題をQUBOで表すことなく直接解けるソルバーです。
SHIFTソルバー
各種制約条件下で従業員に各日のジョブを割り当てるようなシフトスケジューリング問題をQUBOで表すことなく直接解けるソルバーです。
QAPソルバー
二次割当問題（QAP: Quadratic Assignment Problem）をQUBOで表すことなく直接解けるソルバーです。QAPは、施設間の物資輸送コストを最小化するように施設の最適配置を考えるような問題です。

適用範囲の拡大

QUBOソルバーをより使い易く、高性能化するための拡張機能やソルバーを提供しています。

パラメータ自動調整機能・ソルバー
固有パラメータのチューニングを自動化し、手動調整の手間なくより良い解を高速に求めます。パラメータ毎の自動調整機能と、パラメータ調整を不要にしたイジングソルバーがあります。
PUBOソルバー
3次および4次問題をサポートする高次項対応ソルバーです。現実の組合せ最適化問題では三次以上の項を含むことがあります。そのような問題をQUBOソルバーで解くには、二次式への変換が必要となり、求解性能を劣化させる要因となります。SQBM+ Version 2ではSBアルゴリズムの特長を活かし、高次項に対応し、現実の組合せ最適化問題に対してより高い求解性能を実現します。
QPLIBソルバー
線形制約付き二次バイナリ計画問題を解くソルバーです。入力データフォーマットとしてQPLIBをサポートします。
QPソルバー
線形制約付き二次バイナリ最適化問題を直接解けるソルバーです。QUBOソルバーで同様の問題を解くことに比べ、線形制約のQUBOへの組込みとペナルティパラメータ調整が不要になるので、より容易に、高精度な解が得られるようになります。
連続変数対応
現実の組合せ最適化問題では連続変数を含むことがあります。そのような問題をQUBOソルバーで解くには、バイナリ変数への変換が必要となり、求解性能を劣化させる要因となります。SQBM+ではSBアルゴリズムの特長を活かし、連続変数に対応し、現実の組合せ最適化問題に対してより高い求解性能を実現することを予定しています。