（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

英偉達(dá)公司與加拿大多倫多的光量子計(jì)算公司Xanadu合作，首次實(shí)現(xiàn)在超級(jí)計(jì)算機(jī)上模擬量子計(jì)算運(yùn)行。

英偉達(dá)表示，研究人員正在使用Xanadu——PennyLane的最新版本，在名為“Perlmutter”的超級(jí)計(jì)算機(jī)上模擬量子計(jì)算機(jī)。PennyLane是一個(gè)名為“混合量子計(jì)算”的開源框架，它使用了經(jīng)典計(jì)算資源和量子處理器。研究人員將PennyLane與英偉達(dá)的cuQuantum軟件開發(fā)套件結(jié)合起來，使其能夠模擬由高性能圖形處理單元集群驅(qū)動(dòng)的量子計(jì)算機(jī)。

這是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)要求，美國能源部布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的Shinjae Yoo等研究人員表示，模擬大約30個(gè)量子比特需要多達(dá)256個(gè)GPU，真正的量子計(jì)算機(jī)需要使用獨(dú)特的“計(jì)算器”，大約是研究人員目前可用的量子比特?cái)?shù)量的兩倍。

英偉達(dá)表示，PennyLane的多節(jié)點(diǎn)版本正在與cuQuantum SDK一起使用，以簡(jiǎn)化加速量子計(jì)算機(jī)大規(guī)模模擬的復(fù)雜工作。Shinjae Yoo的團(tuán)隊(duì)正在規(guī)劃至少六個(gè)使用PennyLane的項(xiàng)目，他說：“這為我們的實(shí)習(xí)生打開了一扇大門，大家可以借此運(yùn)行一些大型模擬項(xiàng)目?！?/p>

Yoo的研究旨在推進(jìn)高能物理和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用，而其他研究人員正在使用模擬量子計(jì)算機(jī)來擴(kuò)展他們對(duì)化學(xué)和材料科學(xué)的認(rèn)識(shí)。

量子計(jì)算機(jī)是一種基于量子力學(xué)原理設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，盡管它們?nèi)允且豁?xiàng)尚未完全開發(fā)的新興技術(shù)，但對(duì)于解決某些問題，功能比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更加強(qiáng)大。模擬使研究人員能夠在開發(fā)過程中探索量子計(jì)算機(jī)的潛能。

除了幫助研究人員之外，Xanadu還與航空航天巨頭羅爾斯·羅伊斯公司合作開發(fā)量子算法，用于設(shè)計(jì)更可持續(xù)工作的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。它還與大眾集團(tuán)合作，為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)更高效、更強(qiáng)大的電池。

除了Yoo的項(xiàng)目外，國家能源研究科學(xué)計(jì)算中心的Perlmutter超級(jí)計(jì)算機(jī)還與PennyLane一起模擬量子計(jì)算機(jī)，至少還包含四個(gè)項(xiàng)目。NERSC量子計(jì)算項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Katherine Klymko表示，研究人員正在使用量子模擬來研究巨量復(fù)雜的分子復(fù)合物。Klymko說：“像PennyLane這樣的工具是擴(kuò)展當(dāng)前經(jīng)典功能的關(guān)鍵，為最終在大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行算法做好準(zhǔn)備。”

Xanadu的高級(jí)量子軟件開發(fā)人員Lee O'Riordan表示，PennyLane和cuQuantum的結(jié)合使可模擬的量子比特?cái)?shù)量大幅增加成為可能，超出了之前所實(shí)現(xiàn)的任何水平。他說：“2022年，當(dāng)我們開始在單個(gè)GPU上使用cuQuantum時(shí)，我們幾乎全面實(shí)現(xiàn)了10倍的加速。希望在今年年底之前擴(kuò)展到1,000個(gè)節(jié)點(diǎn)，即4,000個(gè)GPU，這意味著模擬的量子比特?cái)?shù)量超過了40 個(gè)?！?/p>

O'Riordan相信，借助英偉達(dá)的cuQuantum和GPU，最終可以模擬60多個(gè)量子比特，分為30個(gè)量子比特的子電路，甚至更多。這項(xiàng)研究很有希望，幾乎呈線性擴(kuò)展的趨勢(shì)發(fā)展。

編譯：卉可

編輯：慕一

特此說明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點(diǎn)與數(shù)據(jù)。 —— end——