- YMSC-BIMSA量子信息讨论班

Closing the “Quantum Supremacy” Gap: Achieving Real-Time Simulation of a Random Quantum Circuit Using a New Sunway Supercomputer

组织者

刘正伟

演讲者

郭楚

时间

2021年12月10日 09:30 至 12:15

地点

JCY-1

线上

Tencent 953 7541 0477 (2024)

摘要

谷歌在2019年首次声称实现量子霸权[Nature 574, 505 (2019)] ，即对于一个随机量子线路采样任务，Sycamore量子芯片（53比特）可以在200秒内完成保真度为0.2%的采样，然而同样的计算任务在当时最强大的经典计算机Summit上完成需要的时间预估为1万年以上。近期，中科大潘院士、朱晓波老师团队在祖冲之2.0（56比特）和2.1（60比特）上面实现了更大规模的量子霸权实验。随着经典模拟算法的改进以及经典计算尤其是经典超级计算机的效率提升，利用经典计算机模拟随机量子线路采样的问题的效率也已经得到大幅提升。我们基于新一代神威超级计算机及张量网络收缩算法，计算了方形结构10*10*40规模线路的单个batch振幅，以及悬铃木结构53比特、20深度规模线路的单个batch（2百万个）振幅，其并行规模超4千万核，模拟线路规模和效率均为目前最高水平。其中，对方形结构线路的混合精度模拟达到了4.4EFOLOPS的计算效率，是迄今为止最高效率的E级计算应用。对悬铃木结构的2百万个关联振幅的计算时间仅为304秒。这一工作重新定义了量子霸权的基准，同时也让复杂随机量子线路的实时验证成为可能。

演讲者介绍

郭楚博士于2010年获得清华大学航天航空学院学士学位，2012年12月获得国防科技大学理学院硕士学位，2017年9月获得新加坡科技设计大学物理学博士学位，现为信息工程大学讲师。主要研究方向为量子多体物理、量子计算以及量子机器学习，擅长科学计算。郭楚博士在张量网络算法方面的有多年工作经验，独立开发了整套基于张量网络算法的数值计算工具包，用于求解量子多体物理，量子计算等领域的问题。郭楚博士以第一作者或通讯作者在已在美国物理评论、New Journal of Physics, Science China Physics, Mechanics & Astronomy 等国内外重要物理期刊上发表论文20余篇，其中一作Physics Review Letters (物理学领域顶刊) 两篇，此外郭楚以共同通讯作者发表于计算机超算领域顶会International Conference for High Performance Computing 的论文获得2021年度ACM戈登贝尔奖。郭楚参与了中科大祖冲之号量子霸权实验，提供量子线路的数值模拟支持。