日本理化学研究所部署久纳系统量子超算SDK

日本理化学研究所（RIKEN）近日宣布，正式在其“JHPC-quantum”项目中部署久纳系统（QunaSys）的量子软件开发者工具包QURI SDK Enterprise。此举使用户可通过富岳（Fugaku）超算节点直接调用底层量子资源，补齐了*融合平台的算法与工具链短板，为工业级应用测试奠定基础。

“JHPC-quantum”项目由日本经济产业省（METI）下属的新能量与产业技术综合开发机构（NEDO）专项资助，核心目标是构建量子与高性能计算（HPC）协同计算的实用化底座。项目硬件架构横跨两地：位于神户的理科大学计算中心（R-CCS）部署了富岳超算与IBM量子系统二号（IBM Quantum System Two，代号“ibm_kobe”），而埼玉县和光园区则搭载了昆廷纽姆（Quantinuum）的离子阱量子计算机“黎明”（Reimei，System Model H2）。通过QURI SDK Enterprise的统一调度，研究人员可在同一工作流中无缝切换经典超算与量子处理器，实现算力资源的动态分配与任务编排。

从技术实现来看，该SDK内置了量子选定构型相互作用（QSCI）与ADAPT-QSCI等前沿量子-超算混合算法。在并行计算架构上，SDK支持基于消息传递接口（MPI）的分布式并行模式：在富岳超算节点采用mpiQulacs作为量子电路模拟器，而在搭载英伟达GB200 NVL4集群的ROQUO GPU超算节点上则切换至cuQuantum后端。这种跨节点、跨处理器的并行机制突破了单节点内存与算力的物理瓶颈，使得复杂量子电路的模拟规模得以指数级扩展。配套的全套文档、示例代码与编译工具链，大幅降低了科研团队的环境配置门槛。

上述软硬件组合直接决定了混合计算平台的实际吞吐能力与算法适配边界。对于参与相关课题的工程团队而言，明确不同节点对应的后端模拟器至关重要：富岳侧重经典CPU架构下的态矢模拟，而ROQUO则利用GPU集群加速大规模张量网络计算。采购或部署此类混合算力环境时，需重点评估MPI通信开销与量子线路深度之间的匹配度，避免因并行粒度不当导致延迟累积。

在应用场景层面，该SDK的落地主要聚焦于量子化学、材料科学以及计算机辅助工程（CAE）三大领域。传统超算在处理多体量子系统或高精度分子轨道计算时，往往受限于指数级增长的希尔伯特空间；而引入QSCI等混合算法后，经典HPC负责预处理与参数优化，量子处理器承担核心波函数求解，两者结合可显著缩短新材料筛选与催化剂设计的迭代周期。当前日本测试用户计划已反映出市场对此类工具的强烈需求，这也促使企业端开始关注量子算法在工业仿真中的容错率与数据接口兼容性。

从产业链视角观察，日本此次由国家部委牵头推进量子-HPC融合，实质是在抢占下一代计算范式的基础设施定义权。久纳系统首席执行官柳田天仁（Tennin Yan）指出，QSCI算法目前已成为全球量子-超算混合计算的主流方案之一，其价值在于将实验室阶段的理论突破转化为可被工业用户直接调用的标准化服务。随着SDK功能持续迭代及对更多异构设备的兼容扩展，日本正试图通过理化学研究所的开放平台，吸引海外科研机构与企业共同参与生态建设。对于中国供应链与研发机构而言，跟踪此类*平台的算法演进路线与开源接口规范，有助于提前布局量子软件栈的交叉验证与替代方案储备。

值得行业重点关注的是MPI分布式并行机制对单节点算力瓶颈的突破意义。在量子计算尚未达到完全纠错阶段，混合架构必须依赖经典超算进行大规模电路模拟与误差校正。当并行节点数量增加时，通信带宽与同步延迟将成为决定模拟精度的核心变量。QURI SDK通过统一抽象层屏蔽底层硬件差异，使研究人员能够以接近原生编程的体验调用异构算力。这一架构设计思路不仅适用于当前的量子化学计算，也为未来工业级CAE仿真向量子加速迁移提供了可复用的工程模板。