論文の概要: Queen: A quick, scalable, and comprehensive quantum circuit simulation for supercomputing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14084v1
- Date: Thu, 20 Jun 2024 08:00:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-21 14:50:31.135290
- Title: Queen: A quick, scalable, and comprehensive quantum circuit simulation for supercomputing
- Title（参考訳）: Queen:スーパーコンピュータのための高速でスケーラブルで包括的な量子回路シミュレーション
- Authors: Chuan-Chi Wang, Yu-Cheng Lin, Yan-Jie Wang, Chia-Heng Tu, Shih-Hao Hung,
- Abstract要約: ゲート最適化とシミュレーションモジュールからなる革新的な量子回路シミュレーションツールキットを提案する。
我々はQuEST、IBM-Aer、NVIDIA-cuQuantumなどの最先端シミュレータと比較して平均9倍のスピードアップを実現している。
提案手法は,より高速な量子回路シミュレーションを実現するため,新しい量子アルゴリズムの開発を容易にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.821829060100186
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The state vector-based simulation offers a convenient approach to developing and validating quantum algorithms with noise-free results. However, limited by the absence of cache-aware implementations and unpolished circuit optimizations, the past simulators were severely constrained in performance, leading to stagnation in quantum computing. In this paper, we present an innovative quantum circuit simulation toolkit comprising gate optimization and simulation modules to address these performance challenges. For the performance, scalability, and comprehensive evaluation, we conduct a series of particular circuit benchmarks and strong scaling tests on a DGX-A100 workstation and achieve averaging 9 times speedup compared to state-of-the-art simulators, including QuEST, IBM-Aer, and NVIDIA-cuQuantum. Moreover, the critical performance metric FLOPS increases by up to a factor of 8-fold, and arithmetic intensity experiences a remarkable 96x enhancement. We believe the proposed toolkit paves the way for faster quantum circuit simulations, thereby facilitating the development of novel quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 状態ベクトルに基づくシミュレーションは、ノイズのない結果の量子アルゴリズムの開発と検証に便利なアプローチを提供する。
しかし、キャッシュ対応の実装や回路最適化の欠如により、過去のシミュレータの性能は厳しく制限され、量子コンピューティングの停滞に繋がった。
本稿では、ゲート最適化とシミュレーションモジュールを組み合わせた革新的な量子回路シミュレーションツールキットを提案し、これらの性能問題に対処する。
性能,スケーラビリティ,包括的評価のために,DGX-A100ワークステーション上で一連の回路ベンチマークと強力なスケーリングテストを実施し,QuEST, IBM-Aer, NVIDIA-cuQuantumなどの最先端シミュレータと比較して平均9倍の高速化を実現した。
さらに、臨界性能測定値のFLOPSは最大8倍に増加し、算術強度は96倍に向上した。
提案手法は,より高速な量子回路シミュレーションを実現するため,新しい量子アルゴリズムの開発を容易にする。
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