論文の概要: Energy Efficiency of Quantum Statevector Simulation at Scale

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.07402v2
• Date: Mon, 18 Sep 2023 14:25:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-19 22:36:44.166940
• Title: Energy Efficiency of Quantum Statevector Simulation at Scale
• Title（参考訳）: 量子状態ベクトルシミュレーションのスケールでのエネルギー効率
• Authors: Jakub Adamski and James Peter Richings and Oliver Thomson Brown
• Abstract要約: 我々は,大規模な量子フーリエ変換(QFT)シミュレーションの性能とエネルギー消費をARCHER2上で行うことを検討する。 我々はCPUクロック周波数とノードメモリサイズを考慮に入れ、キャッシュブロッキングを用いて回路を再構成する。 その結果、4,096のARCHER2ノード上で44量子ビットシミュレーションを行い、40%高速なシミュレーションと35%の省エネを実現した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical simulations are essential for the development of quantum computing, and their exponential scaling can easily fill any modern supercomputer. In this paper we consider the performance and energy consumption of large Quantum Fourier Transform (QFT) simulations run on ARCHER2, the UK's National Supercomputing Service, with QuEST toolkit. We take into account CPU clock frequency and node memory size, and use cache-blocking to rearrange the circuit, which minimises communications. We find that using 2.00GHz instead of 2.25GHz can save as much as 25% of energy at 5% increase in runtime. Higher node memory also has the potential to be more efficient, and cost the user fewer CUs, but at higher runtime penalty. Finally, we present a cache-blocking QFT circuit, which halves the required communication. All our optimisations combined result in 40% faster simulations and 35% energy savings in 44 qubit simulations on 4,096 ARCHER2 nodes.
• Abstract（参考訳）: 古典シミュレーションは量子コンピューティングの発展に不可欠であり、その指数関数的スケーリングは現代のスーパーコンピュータを簡単に満たすことができる。 本稿では,大容量量子フーリエ変換 (QFT) シミュレーションの性能とエネルギー消費を,QuEST ツールキットを用いたイギリスのスーパーコンピュータサービス ARCHER2 上で行うことを検討する。 cpuのクロック周波数とノードのメモリサイズを考慮し、キャッシュブロッキングを使って回路を再構成し、通信を最小化する。 2.25GHzの代わりに2.00GHzを使用すると、実行時の5%の増加で25%のエネルギーを節約できることがわかった。 高いノードメモリは、より効率が良く、ユーザがCUを少なくする可能性があるが、実行時のペナルティが高い。 最後に,必要な通信を必要としないキャッシュブロッキングqft回路を提案する。 その結果、4,096のARCHER2ノード上で44量子ビットシミュレーションを行い、40%高速なシミュレーションと35%の省エネを実現した。

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