論文の概要: High Performance Quantum Emulation for Chemistry Applications with Hyperion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.01176v1
• Date: Wed, 01 Apr 2026 17:27:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-09 14:13:15.452889
• Title: High Performance Quantum Emulation for Chemistry Applications with Hyperion
• Title（参考訳）: ハイパーイオンを用いた化学応用のための高性能量子エミュレーション
• Authors: Olivier Adjoua, Siwar Badreddine, César Feniou, Igor Chollet, Diata Traore, Guillaume Michel, Jean-Philip Piquemal,
• Abstract要約: Hyperionは、強い相関の量子化学シミュレーションに固有の古典的なメモリ壁をバイパスするために設計された、非常に並列なGPU加速量子エミュレータである。 Hyperionは、化学のための新しい量子アルゴリズムの開発に特化した高忠実なプラットフォームを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The strategic demand for quantum hardware currently outpaces the availability of near-term devices, necessitating high-performance software emulators to validate novel protocols. We introduce Hyperion, a massively parallel, GPU-accelerated quantum emulator architected to bypass the classical memory walls inherent in strongly correlated quantum chemistry simulations. Hyperion leverages custom-optimized Sparse Matrix-Sparse Vector (SpMspV) kernels to natively accelerate exact matrix-vector multiplications, enabling strictly accurate State-Vector (SV) ADAPT-VQE simulations for up to 32 qubits on multi-node platforms. To scale beyond this hardware limit, we address the trade-off in pure Matrix Product State (MPS) emulators, where standard compression yields severe truncation errors and strict compression triggers intractable tensor rank explosions. We propose a novel partitioned emulation, namely the SV-MPS strategy: by routing non-interacting terms into an exact sparse SV core and delegating interacting terms to the MPS engine, this approach achieves emulation of 36 to 40 qubits with controlled approximations. This partitioning significantly reduces GPU resource requirements while maintaining robust accuracy across ADAPT-VQE iterations. Ultimately, Hyperion offers a high-fidelity platform dedicated to the development of new quantum algorithms for chemistry, enabling the modeling of realistic chemical systems at accuracies approaching the exact Full Configuration Interaction (FCI) / Complete Basis Set (CBS) limit.
• Abstract（参考訳）: 量子ハードウェアの戦略的需要は、現在、新しいプロトコルを検証するために高性能なソフトウェアエミュレータを必要とする、短期的なデバイスの可用性を上回っている。 我々は、強い相関の量子化学シミュレーションに固有の古典的なメモリ壁をバイパスするために設計された、超並列GPU加速量子エミュレータであるHyperionを紹介する。 Hyperionは、カスタマイズされたSparse Matrix-Sparse Vector (SpMspV)カーネルを利用して、正確な行列-ベクトル乗算をネイティブに高速化し、マルチノードプラットフォーム上で最大32キュービットの正確なState-Vector (SV) ADAPT-VQEシミュレーションを可能にする。 このハードウェア限界を超えてスケールするために、我々は純マトリックス製品状態(MPS)エミュレータのトレードオフに対処する。 我々は,非相互作用項を正確にスパースなSVコアにルーティングし,相互作用項をMPSエンジンに委譲することにより,36から40キュービットのエミュレーションを制御近似で達成する,新たな分割エミュレーション,すなわちSV-MPS戦略を提案する。 このパーティショニングは、ADAPT-VQEイテレーション間で堅牢な精度を維持しながら、GPUリソースの要求を大幅に削減する。 最終的にHyperionは、化学のための新しい量子アルゴリズムの開発に特化した高忠実度プラットフォームを提供し、正確なフル構成相互作用(FCI)/完全基底集合(CBS)制限に近づく精度で現実的な化学システムのモデリングを可能にする。

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