論文の概要: A Framework for Integrating Quantum Simulation and High Performance Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.08098v1
- Date: Thu, 15 Aug 2024 11:48:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-16 14:05:59.298162
- Title: A Framework for Integrating Quantum Simulation and High Performance Computing
- Title（参考訳）: 量子シミュレーションと高性能コンピューティングの統合フレームワーク
- Authors: Amir Shehata, Thomas Naughton, In-Saeng Suh,
- Abstract要約: 本稿では,HPCリソース上で動作する量子シミュレーションソフトウェアへのアクセスを効率化するフレームワークについて述べる。
これには、回路ベースの量子コンピューティングタスクのためのインターフェースと、必要なリソース管理インフラストラクチャが含まれる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Scientific applications are starting to explore the viability of quantum computing. This exploration typically begins with quantum simulations that can run on existing classical platforms, albeit without the performance advantages of real quantum resources. In the context of high-performance computing (HPC), the incorporation of simulation software can often take advantage of the powerful resources to help scale-up the simulation size. The configuration, installation and operation of these quantum simulation packages on HPC resources can often be rather daunting and increases friction for experimentation by scientific application developers. We describe a framework to help streamline access to quantum simulation software running on HPC resources. This includes an interface for circuit-based quantum computing tasks, as well as the necessary resource management infrastructure to make effective use of the underlying HPC resources. The primary contributions of this work include a classification of different usage models for quantum simulation in an HPC context, a review of the software architecture for our approach and a detailed description of the prototype implementation to experiment with these ideas using two different simulators (TNQVM \& NWQ-Sim). We include initial experimental results running on the Frontier supercomputer at the Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF) using a synthetic workload generated via the SupermarQ quantum benchmarking framework.
- Abstract（参考訳）: 科学的な応用が量子コンピューティングの可能性を探求し始めている。
この探索は通常、既存の古典的なプラットフォーム上で実行できる量子シミュレーションから始まるが、実際の量子リソースのパフォーマンス上の利点はない。
ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)の文脈では、シミュレーションソフトウェアの導入は、しばしば、シミュレーションサイズをスケールアップするのに役立つ強力なリソースを活用することができる。
HPCリソース上のこれらの量子シミュレーションパッケージの構成、インストール、運用は、しばしば、科学アプリケーション開発者による実験の摩擦を増大させる。
本稿では,HPCリソース上で動作する量子シミュレーションソフトウェアへのアクセスを効率化するフレームワークについて述べる。
これには、回路ベースの量子コンピューティングタスクのためのインターフェースと、基盤となるHPCリソースを効果的に利用するために必要なリソース管理インフラストラクチャが含まれる。
この研究の主な貢献は、HPCコンテキストにおける量子シミュレーションの異なる利用モデルの分類、我々のアプローチのためのソフトウェアアーキテクチャのレビュー、そして2つの異なるシミュレータ(TNQVM \&NWQ-Sim)を用いてこれらのアイデアを実験するためのプロトタイプ実装の詳細な説明である。
我々は、SupermarQ量子ベンチマークフレームワークを介して生成された合成ワークロードを使用して、オークリッジリーダーシップコンピューティング施設(OLCF)のフロンティアスーパーコンピュータ上で実行された実験結果を含む。
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