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omega-functions をオープンソース公開

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本日、omega-functions を Apache-2.0 ライセンスでオープンソース公開します。リポジトリは github.com/Anzaetek/omega-functions-public にあります。

概要

Rust 製の量子回路ランタイムです。11 クレート、262+ テスト合格、CPU のみで動作し、ランタイムに Python を要求せず GPU 依存もありません。4 つのシミュレーションバックエンドが単一の Backend トレイト背後に並びます。

  • Statevector — 密な Complex64、全ゲートセット、随伴 (adjoint) 微分、合成可能なノイズチャネル。
  • MPS — 打ち切り SVD を用いた行列積状態。もつれが制限的な 30 量子ビット超の回路向け。
  • Pauli — Aaronson–Gottesman 安定化テーブル、Clifford のみの回路を線形時間でサンプリング。
  • Photonic — Fock 空間 SLOS と Reck / Clements メッシュ、6×6 permanent 評価による離散光学回路。

中回路測定・条件付きゲート・リセットは 4 バックエンドすべてで動作します。ディスパッチャは回路形状からバックエンドを自動選択し、明示指定することもできます。

今日できること

単一の CLI (omega-run) が主要な実行経路を網羅します。一部を紹介します。


omega-run circuit.qasm --statevector --shots 1024 --seed 42
omega-run --qubo maxcut.json --qaoa-depth 2 --optimizer cma-es
omega-run --shor --N 15
omega-run --greeks --spot 100 --strike 100 --vol 0.2 --time 1.0
omega-run circuit.qasm --gradient Z0Z1 --method adjoint --params 0.3,0.7
omega-run circuit.qasm --noise '{"depolarizing":0.001,"amplitude_damping":0.0005}'

CLI に加えて、omega-server (Axum HTTP + PQC WebSocket)、非 Rust ホスト向けの C FFI (libomega_ffi)、そして可変最適化ゲストを燃料制限付きサンドボックスバイナリとして配布できる wasmtime ベースの WASM ランタイムがあります。

MIT ではなく Apache-2.0 を選んだ理由

Shor、Grover、QAOA、VQE は現在も活発な特許ポートフォリオと交差します。Apache-2.0 は第 3 条で特許許諾を、第 4(d) 条 + NOTICE で形式的な帰属明示を提供します。MIT にはいずれもありません。これらのアルゴリズムを実行するランタイムにとって、法的表面積は重要です。

耐量子暗号によるサービング

サーバは初日から PQC を搭載しています。TTL と権限ビットフィールド付きの ML-DSA-65 (FIPS 204) 署名トークン、ML-KEM-768 (FIPS 203) 鍵カプセル化 WebSocket セッション、HKDF-SHA256 セッション鍵、カウンタ nonce による AES-256-GCM フレーミング。証明書は CBOR ネイティブの OmegaCert、デフォルトは自己署名、チェーン拡張対応。純 Rust (ml-dsa, ml-kem) と C バック (pqcrypto-dilithium) の両暗号バックエンドが配線され、相互照合されます。

実用的には、別建ての認証・転送レイヤを縫い合わせることなく、回路を名前付きラムダ関数として登録し PQC 認証付き呼び出しの背後に置けるということです。

形式検証

ランタイムが出荷するすべての最適化パスには Lean 4 による意味論的同値性の証明が付きます。自己逆ゲート (H·H = I, X·X, CNOT·CNOT, CZ·CZ)、回転の結合 (Rz(α)·Rz(β) = Rz(α+β)、Ry-merge、ゼロ回転消去)、Clifford-CX/CZ 対の可換関係はすべて verification/ で lake build により型検査されます。証明自体は小さく、研究成果を狙ったものではありません — ユーザが omega-run --optimize を実行したとき、書き換えの正しさを「信じてほしい」ではなく「証明済み」で提供するためのものです。

オープンソース版と内部版の違い

オープンソース版がランタイム全体です。上記クレート表のすべて、CLI、サーバ、FFI、WASM ホスト、4 バックエンド、PQC スタック、検証済み最適化器を含みます。

Anzaetek 固有のバックエンド、その上に載る Quantum ツールキット (Aria DSL、F₂ ガウス消去カーネル探索を含む 13 個の最適化パス、Lean 4 / Rocq へのスペック抽出、Shor-DLP / Shor-ECDLP 回路、MWPM デコーダ付き誤り訂正)、マネージド Sqetch 統合、コンパイル時のライセンスチェックはクローズドソースのまま維持されます。

両者は同じコアを共有します。ランタイムは Rust で量子ハイブリッドインフラを構築する誰にとっても有用で、クローズド層は応用研究と顧客固有の統合が収まる場所です。

インストール


git clone https://github.com/Anzaetek/omega-functions-public
cd omega-functions-public
cargo build --workspace --release
cargo test --workspace       # 262+ tests, 0 failures
./target/release/omega-run examples/circuits/bell.qasm --statevector

VQE / QAOA の WASM ゲストをビルドする場合は rustup target add wasm32-wasip1。Lean 証明をローカルで再確認するには lake が必要です。主たるサポートプラットフォームは macOS と Linux (x86_64, aarch64) で、Windows は未検証です。

次に来るもの

短期ロードマップは PLAN.md のフェーズ計画に従います。CLI の JSON 出力、より豊富なノイズチャネル、Qiskit QPY ブリッジ、ベンダ SDK の雑多な依存を取り込まない範囲での GPU バックエンド (Metal → CUDA → OpenCL/wgpu)。今日ランタイムを使うことにこれらのブロッカーはありません。

Issue と PR は github.com/Anzaetek/omega-functions-public へ。クローズド層を必要とする商用統合のご相談は contact@anzaetek.com まで。

一部の旧記事は英語のみで提供されています。

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