量子优越性既比看上去更近也更远
量子物理
2021-01-05 v3 分布式、并行与集群计算
新兴技术
摘要
随着量子计算机在量子比特数和保真度上的提升，它们何时能在定义明确的计算任务上超越最先进的经典计算这一问题正受到广泛关注。这一里程碑的主要候选任务是从随机量子电路定义的输出分布中采样。我们开发了一种大规模并行模拟工具 Rollright，它不需要进程间通信（IPC）或专有硬件。我们还开发了两种以电路保真度换取计算加速的方法，以匹配给定量子计算机的保真度——这一任务此前被认为不可能。我们报告了在采样任务上相对于微软、IBM、阿里巴巴和谷歌的先前软件以及超级计算机和基于 GPU 的模拟的巨大加速。通过使用公开可用的 Google Cloud Computing，我们对此类模拟定价，并按总成本跨硬件平台进行比较。我们模拟了具有 7x8 量子比特和深度 1+40+1 的电路输出的近似采样，以 0.5% 的保真度生成一百万个比特串概率，估计成本为 35184 美元。模拟成本随保真度线性缩放，利用此缩放我们估计将电路深度扩展到 1+48+1 会使成本增加到一百万美元。将模拟扩展到采样 1M 比特串所需的 10M 比特串概率有助于将模拟与量子计算机进行比较。我们描述了基准测试中的改进，这些改进减慢了领先的模拟器，使相同时间内可模拟的电路深度减半。
引用
@article{arxiv.1807.10749,
title = {Quantum Supremacy Is Both Closer and Farther than It Appears},
author = {Igor L. Markov and Aneeqa Fatima and Sergei V. Isakov and Sergio Boixo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.10749},
year = {2021}
}
备注
32 pages, 3 figures, 1. A new section on how to simulate sampling. 2. New comparisons with simulators developed by other groups. Edited for clarity