量子计算在科学高性能计算中的作用：来自 ADAC 研究所的视角
量子物理
2026-04-20 v2
摘要
量子计算（QC）在过去二十年里因其潜在的计算速度提升而获得了广泛关注。这一从学术聚焦向活跃商业部门的转变体现在巨额的全球投资中。尽管量子比特数量和功能正在以快速速度发展，但当前的量子系统仍缺乏实际应用所需的可扩展性，面临着过高的错误率和有限的相干时间等挑战。本视角论文考察了 QC 与 high-performance computing（HPC）之间的关系，突出它们在提高计算效率方面的互补作用。广泛接受的是，即使完全纠错的 QC 也不适用于所有计算任务。相反，未来的计算基础设施预计将在集成 HPC 和 QC 的混合系统中利用 quantum acceleration。虽然 QC 可以增强 classical computing，但 traditional HPC 对于最大化 quantum acceleration 仍至关重要。这种集成是 supercomputing centers 和企业的优先事项，催生了解决将这些技术融合挑战的创新。Accelerated Data Analytics and Computing Institute（ADAC）由全球领先的 HPC 中心组成。ADAC 建立了一个 Quantum Computing Working Group 来促进成员之间的协作。本文综合了 QC Working Group 的见解，补充了成员调查中关于进行中的项目和战略方向的发现。通过概述 QC 集成到 HPC 生态系统的当前景象和挑战，本工作旨在为 HPC 专家提供对 QC 及其对计算密集型任务的未来影响的更深入理解。
引用
@article{arxiv.2508.11765,
title = {The Role of Quantum Computing in Advancing Scientific High-Performance Computing: A perspective from the ADAC Institute},
author = {Gilles Buchs and Thomas Beck and Ryan Bennink and Daniel Claudino and Andrea Delgado and Nur Aiman Fadel and Peter Groszkowski and Kathleen Hamilton and Travis Humble and Neeraj Kumar and Ang Li and Phillip Lotshaw and Olli Mukkula and Ryousei Takano and Amit Saxena and In-Saeng Suh and Miwako Tsuji and Roel Van Beeumen and Ugo Varetto and Yan Wang and Kazuya Yamazaki and Mikael P. Johansson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.11765},
year = {2026}
}
备注
46 pages, 3 figures