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阿里巴巴宣布研制出全球最强量子电路模拟器“太章”

2018-05-09 09:09:45      参与评论()人

量子霸权似乎在上演一场“接力战”。

2月,IBM对外展示了其50个量子比特原型机,内部结构图也曝光;

3月,谷歌公布72位量子比特处理器Bristlecone。

3月底,微软发现天使粒子——马约拉纳费米子(Majorana fermion)存在的有力证据,有望年底前得到可工作的量子比特。

现在,轮到阿里上场了。

5月8日,阿里巴巴量子实验室施尧耘团队宣布于近日成功研制当前世界最强的量子电路模拟器,名为“太章”。

基于阿里巴巴集团计算平台在线集群的超强算力,“太章”在世界上率先成功模拟了81(9x9)比特40层的作为基准的谷歌随机量子电路,之前达到这个层数的模拟器只能处理49比特。

同时,本次模拟任务只动用了阿里巴巴计算平台在线集群14%的计算资源。“太章”的创新算法通信开销极小,得以充分发挥平台在线集群的优势,在过去超级计算机上做不了的模拟任务,比如64(8x8)比特40层的模拟,“太章”只需2分钟即可完成。

“太章”模拟的随机量子电路规模与谷歌量子硬件可以实现的规模对比

量子计算可能颠覆当前的计算技术,是科学界和工业界研究的前沿热点。但量子计算的实现十分困难。目前,已经实现的高精度量子处理器也只有20几个量子比特。故而规模稍大的量子算法尚无运行的载体。

模拟器的作用在于“承上启下”,往下可以帮助理解、设计硬件,向上可以承载算法和应用的探索和验证。“太章”首次使得测试和验证被称为“中等规模”50-200比特的的量子算法成为可能, 从而为辅助设计中等规模量子算法、量子软件乃至量子芯片提供了一个有力的工具。

在通常的量子电路模拟方案中,需要存储量子状态的全部振幅,在此海量数据上同时模拟量子运算。这个方法要求不断地在众多的计算节点间交换数据,造成巨大的通讯开销。因此,过去这样的模拟任务往往都在超级计算机上进行。

实验室团队基于施尧耘教授及其合作者Igor Markov在2005年提出的另一种模拟方案,发明了一个简单而有效的方法分解整个模拟任务,然后十分均衡地把这些子任务分配到不同计算节点上。“太章”的通信开销极小,这个优点使之十分适合分布式的计算平台。

关键词:快讯

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