富士通開發(fā)出全球最快的量子計(jì)算機(jī)模擬器

（全球TMT2022年4月8日訊）富士通近日宣布，已經(jīng)成功開發(fā)出全球最快的量子計(jì)算機(jī)模擬器，并運(yùn)行在富士通 PRIMEHPC FX 700超級(jí)計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)上，能夠處理36量子位的量子電路。該系統(tǒng)配備了與全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳（Fugaku）”一樣的A64FXCPU。

新開發(fā)的量子模擬器能夠以高速并行的方式運(yùn)行量子模擬器軟件“Qulacs”，其性能約為業(yè)內(nèi)其它主流量子模擬器的兩倍。富士通的新量子模擬器將成為開發(fā)量子計(jì)算應(yīng)用的重要橋梁，使得這些應(yīng)用在未來幾年內(nèi)能夠投入實(shí)際使用。

基于這一里程碑式的突破，從2022年4月1日起，富士通與富士膠片公司（以下簡(jiǎn)稱富士膠片）將圍繞量子計(jì)算在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用展開聯(lián)合研究。

展望未來，富士通將進(jìn)一步加快量子計(jì)算機(jī)開發(fā)的步伐，力爭(zhēng)在2022年9月前開發(fā)出40量子位模擬器，并與來自金融、藥物研發(fā)等領(lǐng)域的客戶一起展開量子計(jì)算應(yīng)用的聯(lián)合研發(fā)。

全新36量子位量子模擬器提供全球最快的處理速度

富士通開發(fā)了分布式并行量子模擬器，并運(yùn)行在富士通PRIMEHPC FX 700超級(jí)計(jì)算機(jī)上的64節(jié)點(diǎn)集群系統(tǒng)。

PRIMEHPC FX 700配備了與超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”相同的A64FX CPU，在雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算中可以實(shí)現(xiàn)3.072 TFLOPS的理論峰值性能。它還配備了32GB內(nèi)存，每秒1,024 GB的高帶寬，通過InfiniBand^[連接各節(jié)點(diǎn)的速度為每秒12.5GB。

新的量子模擬器采用了“Qulacs”軟件，它是由大阪大學(xué)和QunaSys公司開發(fā)的全球最快的量子模擬器軟件之一，在移植到A64FX時(shí)，通過使用SVE（可伸縮矢量擴(kuò)展）指令^[同時(shí)執(zhí)行多個(gè)計(jì)算，使內(nèi)存帶寬的性能達(dá)到最大化。

MPI（信息傳遞接口）實(shí)現(xiàn)了Qulacs的分布式并行運(yùn)行，并通過重疊計(jì)算和通信實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸，使網(wǎng)絡(luò)帶寬最大化。富士通還開發(fā)了一種新的方法，能夠根據(jù)量子電路及其運(yùn)算進(jìn)程，對(duì)部署在集群分布式存儲(chǔ)器中的量子位狀態(tài)進(jìn)行重新安排，從而進(jìn)一步降低通信成本。除了“Qulacs”之外，新系統(tǒng)還能與其他量子模擬軟件兼容。

富士通量子模擬器使用了Qiskit為量子軟件開發(fā)者提供了高度便利的開發(fā)環(huán)境，后者是當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)軟件的主要開發(fā)工具之一。通過與QunaSys公司的合作，富士通計(jì)劃在新的量子模擬器上提供量子化學(xué)計(jì)算軟件Qamuy^[，為執(zhí)行各種高速量子化學(xué)計(jì)算提供資源支持。