mpiQulacs：面向A64FX集群系统的分布式量子计算机模拟器

运行于经典计算机上的量子计算机模拟器对开发真实量子计算机与新兴量子应用至关重要。其中，态矢量模拟器在内存中存储完整态矢量并在每次量子操作时更新，可模拟任意形式量子电路、调试量子应用并验证未来量子计算机。然而，其时间与空间复杂度随量子比特数指数增长，易超出单机能力。因此我们开发了分布式态矢量模拟器$mpiQulacs$，针对基于A64FX的集群系统大规模模拟优化。A64FX是基于ARM的CPU，亦装备于全球顶尖的富岳超级计算机。我们在名为$Todoroki$的64节点新型A64FX集群系统上评估了mpiQulacs至多36量子比特的弱缩放与强缩放。通过与现有分布式态矢量模拟器比较，表明mpiQulacs在数十节点大规模模拟上性能最高且近乎理想可扩展。此外，我们定义新指标$quantum B/F ratio$，并用其证明运行于Todoroki的mpiQulacs比运行于通用CPU或GPU集群的现有模拟器更契合分布式态矢量模拟需求。