Fugu-MT 論文翻訳(概要): Tensor Network Quantum Virtual Machine for Simulating Quantum Circuits at Exascale

論文の概要: Tensor Network Quantum Virtual Machine for Simulating Quantum Circuits at Exascale

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.10523v1
Date: Wed, 21 Apr 2021 13:26:42 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-04-03 00:32:21.150588
Title: Tensor Network Quantum Virtual Machine for Simulating Quantum Circuits at Exascale
Title（参考訳）: エクサスケールでの量子回路シミュレーションのためのテンソルネットワーク量子仮想マシン
Authors: Thien Nguyen, Dmitry Lyakh, Eugene Dumitrescu, David Clark, Jeff Larkin, Alexander McCaskey
Abstract要約: 本稿では,E-scale ACCelerator(XACC)フレームワークにおける量子回路シミュレーションバックエンドとして機能する量子仮想マシン(TNQVM)の近代化版を提案する。新バージョンは汎用的でスケーラブルなネットワーク処理ライブラリであるExaTNをベースにしており、複数の量子回路シミュレータを提供している。ポータブルなXACC量子プロセッサとスケーラブルなExaTNバックエンドを組み合わせることで、ラップトップから将来のエクサスケールプラットフォームにスケール可能なエンドツーエンドの仮想開発環境を導入します。
参考スコア（独自算出の注目度）: 57.84751206630535
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: The numerical simulation of quantum circuits is an indispensable tool for development, verification and validation of hybrid quantum-classical algorithms on near-term quantum co-processors. The emergence of exascale high-performance computing (HPC) platforms presents new opportunities for pushing the boundaries of quantum circuit simulation. We present a modernized version of the Tensor Network Quantum Virtual Machine (TNQVM) which serves as a quantum circuit simulation backend in the eXtreme-scale ACCelerator (XACC) framework. The new version is based on the general purpose, scalable tensor network processing library, ExaTN, and provides multiple configurable quantum circuit simulators enabling either exact quantum circuit simulation via the full tensor network contraction, or approximate quantum state representations via suitable tensor factorizations. Upon necessity, stochastic noise modeling from real quantum processors is incorporated into the simulations by modeling quantum channels with Kraus tensors. By combining the portable XACC quantum programming frontend and the scalable ExaTN numerical backend we introduce an end-to-end virtual quantum development environment which can scale from laptops to future exascale platforms. We report initial benchmarks of our framework which include a demonstration of the distributed execution, incorporation of quantum decoherence models, and simulation of the random quantum circuits used for the certification of quantum supremacy on the Google Sycamore superconducting architecture.
Abstract（参考訳）: 量子回路の数値シミュレーションは、近距離量子コプロセッサ上のハイブリッド量子古典アルゴリズムの開発、検証、検証に欠かせないツールである。大規模高性能コンピューティング(HPC)プラットフォームの出現は、量子回路シミュレーションの境界を推し進める新たな機会をもたらす。本稿では,eXtreme-scale ACCelerator(XACC)フレームワークにおける量子回路シミュレーションバックエンドとして機能するTensor Network Quantum Virtual Machine(TNQVM)の近代化版を提案する。新バージョンは、汎用的でスケーラブルなテンソルネットワーク処理ライブラリであるExaTNに基づいており、完全なテンソルネットワーク収縮による正確な量子回路シミュレーションや、適切なテンソル因子化による近似量子状態表現を可能にする複数の構成可能な量子回路シミュレータを提供する。必要であれば、実量子プロセッサからの確率的ノイズモデリングを、クラウステンソルを用いた量子チャネルのモデリングによりシミュレーションに組み込む。ポータブルなxacc量子プログラミングフロントエンドとスケーラブルなexatn数値バックエンドを組み合わせることで、ラップトップから将来のexascaleプラットフォームにスケール可能なエンドツーエンドの仮想量子開発環境を導入します。本稿では,分散実行の実証,量子デコヒーレンスモデルの導入,Google Sycamore超伝導アーキテクチャにおける量子超越性の証明に使用されるランダム量子回路のシミュレーションなど,我々のフレームワークの初期ベンチマークについて報告する。

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