通过系统级量子电路仿真实现能量优势
量子物理
2024-07-02 v1 分布式、并行与集群计算
摘要
量子计算优越性拥有快速计算和高能效的特性。尽管近期的经典算法已致力于否定 Google sycamore 的里程碑式宣称，但在生成随机量子电路的无关联样本方面仍面临挑战。本文提出了一种突破性的大规模系统技术，利用在全局、节点和设备水平上的优化，实现了张量网络的前所未有的可扩展性。这使得能够处理内存容量达数十 TB 的大规模张量网络，超越单个节点的内存空间限制。我们的技术使能够容纳最高达数十 TB 内存的大规模张量网络，达到 2304 个 GPU，峰值计算性能为 561 PFLOPS 半精度。值得注意的是，我们实现了 14.22 秒的解答时间，能耗为 2.39 kWh，保真度为 0.002；我们最突出的结果是 17.18 秒的解答时间，能耗仅为 0.29 kWh，经过后处理后达到 XEB 为 0.002，超越了 Google 量子处理器 sycamore 在速度和能效方面的表现，后者分别记录了 600 秒和 4.3 kWh。
引用
@article{arxiv.2407.00769,
title = {Achieving Energetic Superiority Through System-Level Quantum Circuit Simulation},
author = {Rong Fu and Zhongling Su and Han-Sen Zhong and Xiti Zhao and Jianyang Zhang and Feng Pan and Pan Zhang and Xianhe Zhao and Ming-Cheng Chen and Chao-Yang Lu and Jian-Wei Pan and Zhiling Pei and Xingcheng Zhang and Wanli Ouyang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.00769},
year = {2024}
}