論文の概要: Revisiting Quantum Supremacy: Simulating Sycamore-Class Circuits Using Hybrid CPU/GPU HPC Workloads

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.07311v1
• Date: Mon, 08 Dec 2025 08:55:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.797821
• Title: Revisiting Quantum Supremacy: Simulating Sycamore-Class Circuits Using Hybrid CPU/GPU HPC Workloads
• Title（参考訳）: 量子超越性の再考:ハイブリッドCPU/GPU HPCワークロードを用いたシカモア回路のシミュレーション
• Authors: Bob Wold, Venkateswaran Kasirajan,
• Abstract要約: 本稿では,量子回路の実行を効果的にシミュレーションするためのフレームワークを提案する。 我々のパイプラインは、量子状態構築のための1つのNVIDIA A100 GPUと、N並列CPUジョブを組み合わせたものです。 結果から,「量子優位性」は固定されておらず,移動目標であることが明らかとなった。
• 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: We present a framework for effectively simulating the execution of quantum circuits originally designed to demonstrate quantum supremacy using accessible high-performance computing (HPC) infrastructure. Building on prior CPU-only approaches, our pipeline combines a single NVIDIA A100 GPU for quantum state construction, followed by N parallel CPU jobs that perform distributed measurement sampling. We validate the fidelity by simulating the 53-qubit, 14-cycle Sycamore circuit and achieving a linear cross-entropy benchmarking (XEB) score of 0.549, exceeding the published XEB score of 0.002 from Google's reference data. We then evaluate execution time performance with the more complex 53-qubit, 20-cycle circuit, completing the full 2.5 million-shot workload over 100 CPU jobs in 01:15:36, representing a 6.95 x 10^7 speedup compared to Google's original classical estimate. Further, we show that if 1,000 CPU jobs were employed, the estimated duration would be approximately 00:17:35, only 12 minutes slower than the time taken by the original QPU-based experiment. These results illustrate that 'quantum supremacy' is not fixed and continues to be a moving target. In addition, hybrid classical-quantum strategies may provide broader near-term quantum utility than once thought.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、アクセス可能なハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)インフラを用いて、量子超越性を実証するために設計された量子回路の実行を効果的にシミュレートするフレームワークを提案する。 従来のCPUのみのアプローチに基づいて、パイプラインは量子状態構築のための1つのNVIDIA A100 GPUと、分散計測サンプリングを実行するN並列CPUジョブを組み合わせています。 53キュービットの14サイクルのSycamore回路をシミュレートし、線形クロスエントロピーベンチマーク(XEB)スコア0.549を達成し、Googleの基準データから発行したXEBスコア0.002を超え、その忠実さを検証した。 次に、より複雑な53キュービットの20サイクル回路を用いて実行時間性能を評価し、01:15:36で100以上のCPUジョブで2.5百万ショットのワークロードを完了し、Googleの従来の見積よりも6.95 x 10^7のスピードアップを表現した。 さらに、1000のCPUジョブが採用された場合、推定期間は約00:17:35であり、元のQPU実験よりも12分遅い。 これらの結果から,「量子超越性」は固定されておらず,移動目標であり続けていることが示唆された。 さらに、古典量子のハイブリッド戦略は、かつて考えられていたよりも幅広い短期量子ユーティリティを提供する可能性がある。

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