1מרכז המחקר הקוונטי, המכון לחדשנות טכנולוגית, אבו דאבי, איחוד האמירויות הערביות.
2מעבדת TIF, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano ו-INFN Sezione di Milano, מילאנו, איטליה.
3CERN, המחלקה לפיזיקה תיאורטית, CH-1211 Geneva 23, שוויץ.
מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.
תַקצִיר
טכנולוגיות קוונטיות נעות לקראת פיתוח של התקני חומרה חדשים המבוססים על ביטים קוונטיים (קווביטים). במקביל לפיתוח של התקנים קוונטיים, דרושים כלי סימולציה יעילים על מנת לעצב ולתקן אלגוריתמים ואפליקציות קוונטיות לפני פריסה על חומרה קוונטית. בהקשר זה, אנו מציגים ניסיון ראשון לבצע סימולציה קוונטית מבוססת מעגלים באמצעות טכניקת הידור בדיוק בזמן (JIT) על ארכיטקטורות חומרה ותצורות מרובות המבוססות על יחידות עיבוד מרכזיות (CPUs) ויחידות עיבוד גרפיות (CPU) ( GPUs). אחד האתגרים העיקריים בפיתוח קוד מדעי הוא לאזן את רמת המורכבות בין אלגוריתמים וטכניקות תכנות מבלי לאבד ביצועים או לפגוע בקריאות הקוד. בהקשר זה, פיתחנו $texttt{qibojit}$: מודול חדש למסגרת המחשוב הקוונטי של Qibo, המשתמש בגישת קומפילציה בדיוק בזמן דרך Python. אנו מבצעים מדדי ביצועים שיטתיים בין גישת ה-JIT שלנו לבין תת-קבוצה של ספריות רלוונטיות הזמינות לציבור עבור מחשוב קוונטי. אנו מראים שהגישה החדשנית שלנו מפשטת את ההיבטים המורכבים של היישום מבלי להדרדר בביצועים.
תמונה מוצגת: פריסת מסגרת התוכנה ותוצאות ביצועים עבור הדמיית מעגלים קוונטיים.
סיכום פופולרי
► נתוני BibTeX
► הפניות
[1] ג'יי פרסקיל, קוונטום 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[2] F. Arute et al., Nature 574, 505 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[3] ח.-ש. Zhong, H. Wang, Y.-H. דנג, מ.-סי. חן, ל.-סי. פנג, י.-ה. Luo, J. Qin, D. Wu, X. Ding, Y. Hu, et al., Science 370, 1460 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.abe8770
[4] Google Research, Google AI Quantum (2017).
https:///research.google/teams/applied-science/quantum/
[5] IBM Research, IBM Quantum Experience (2016).
https: / / www.ibm.com/ quantum-computing /
[6] ריגטי, ריגטי מחשוב (2017).
https://www.rigetti.com/
[7] Intel Corporation, Intel Quantum Computing (2017).
https: / / www.intel.com/ content / www / us / he / research / quantum-computing.html
[8] D-Wave Systems, חברת המחשוב הקוונטי (2011).
https://www.dwavesys.com/
[9] D-Wave Systems, D-Wave Neal.
https:///github.com/dwavesystems/dwave-neal
[10] IL Markov, A. Fatima, SV Isakov, and S. Boixo, arXiv preprint arXiv:1807.10749 (2018a).
arXiv: 1807.10749
[11] J. Chen וחב', סימולציה קלאסית של מעגלים קוונטיים בגודל בינוני (2018), arXiv:1805.01450 [quant-ph].
arXiv: 1805.01450
[12] S. Efthymiou, S. Ramos-Calderer, C. Bravo-Prieto, A. Pérez-Salinas, D. García-Martín, A. Garcia-Saez, JI Latorre, and S. Carrazza, Quantum Science and Technology 7, 015018 ( 2021).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ac39f5
[13] צוות ה-Qibo, qiboteam/qibo: Qibo.
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.3997194
[14] S. Carrazza, S. Efthymiou, M. Lazzarin, ו-A. Pasquale, בסדנה הבינלאומית ה-20 בנושא טכניקות מחשוב וניתוח מתקדמות בחקר הפיזיקה: בינה מלאכותית מפוענחת – לקראת מחשוב מדעי בר קיימא, מגוון, ביצועי ואפקטיבי (2022) arXiv:2202.07017. [quant-ph].
arXiv: 2202.07017
[15] צוות Qibo (2022).
[16] S. Carrazza, S. Efthymiou, M. Lazzarin, ו-A. Pasquale, qiboteam/qibojit: qibojit.
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.5071354
[17] SK Lam, A. Pitrou, and S. Seibert, ב-Proceedings of the Second Workshop on the LLVM Compiler Infrastructure ב-HPC (2015) עמ' 1–6.
[18] R. Okuta, Y. Unno, D. Nishino, S. Hido, and C. Loomis, ב-Proceedings of Workshop on Machine Learning Systems (LearningSys) בכנס השלושים ואחת השנתי על מערכות עיבוד מידע עצבי (NIPS) (2017) .
http://learningsys.org/nips17/assets/papers/paper_16.pdf
[19] G. Aleksandrowicz וחב', Qiskit: מסגרת קוד פתוח עבור מחשוב קוונטי (2019).
https://doi.org/ 10.5281/ZENODO.2562110
[20] Cirq Developers, Cirq (2021), ראה רשימה מלאה של מחברים ב-Github: https:///github .com/quantumlib/Cirq/graphs/contributors.
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.5182845
[21] צוות Quantum AI ומשתפי פעולה, qsim (2020).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.4023103
[22] DS Steiger, T. Häner, and M. Troyer, Quantum 2, 49 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-01-31-49
[23] T. Häner, DS Steiger, K. Svore, and M. Troyer, Quantum Science and Technology 3, 020501 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aaa5cc
[24] S. Mandrà, J. Marshall, EG Rieffel, and R. Biswas, בשנת 2021 IEEE/ACM Second International Workshop on Quantum Computing Software (QCS) (2021) עמ' 99–109.
https://doi.org/10.1109/QCS54837.2021.00015
[25] י. סוזוקי, י. קאוואסה, י. מאסומורה, י. היראגה, מ. נקדאי, ג'. צ'ן, ק"מ נקנישי, ק. מיטראי, ר. אימאי, ס. טמיה, ט. יאמאמוטו, ט. יאן, ט. קוואקובו. , YO Nakagawa, Y. Ibe, Y. Zhang, H. Yamashita, H. Yoshimura, A. Hayashi, and K. Fujii, Quantum 5, 559 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-10-06-559
[26] A. Kelly, arXiv preprint arXiv:1805.00988 (2018).
arXiv: 1805.00988
[27] T. Oliphant, Guide to NumPy (2006).
[28] https://pypi.org/project/qibo.
https://pypi.org/project/qibo
[29] https://anaconda.org/conda-forge/qibo.
https://anaconda.org/conda-forge/qibo
[30] M. Abadi, A. Agarwal, P. Barham, E. Brevdo, Z. Chen, C. Citro, GS Corrado, A. Davis, J. Dean, M. Devin, S. Ghemawat, I. Goodfellow, A. Harp , G. Irving, M. Isard, Y. Jia, R. Jozefowicz, L. Kaiser, M. Kudlur, J. Levenberg, D. Mané, R. Monga, S. Moore, D. Murray, C. Olah, M. שוסטר, J. Shlens, B. Steiner, I. Sutskever, K. Talwar, P. Tucker, V. Vanhoucke, V. Vasudevan, F. Viégas, O. Vinyals, P. Warden, M. Wattenberg, M. Wicke , Y. Yu, ו-X. Zheng, TensorFlow: למידת מכונה בקנה מידה גדול על מערכות הטרוגניות (2015), תוכנה זמינה מ-tensorflow.org.
https: / / www.tensorflow.org/
[31] https:///github.com/qiboteam/qibotf.
https:///github.com/qiboteam/qibotf
[32] https:///github.com/qiboteam/qibojit.
https:///github.com/qiboteam/qibojit
[33] N. Metropolis, AW Rosenbluth, MN Rosenbluth, AH Teller, and E. Teller, J. Chem. פיזי. 21, 1087 (1953).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1699114
[34] J. Bradbury, R. Frostig, P. Hawkins, MJ Johnson, C. Leary, D. Maclaurin, G. Necula, A. Paszke, J. VanderPlas, S. Wanderman-Milne, and Q. Zhang, JAX: Transformations comparable של תוכניות Python+NumPy (2018).
http: / / github.com/ google / jax
[35] G. Guennebaud, B. Jacob, et al., Eigen v3, http://eigen.tuxfamily.org (2010).
http://eigen.tuxfamily.org
[36] K. Rupp, P. Tillet, F. Rudolf, J. Weinbub, A. Morhammer, T. Grasser, A. Jüngel, and S. Selberherr, SIAM Journal on Scientific Computing 38, S412 (2016), https:/// doi.org/10.1137/15M1026419.
https: / / doi.org/ 10.1137 / 15M1026419
arXiv:https://doi.org/10.1137/15M1026419
[37] NVIDIA, Thrust (2020).
https://developer.nvidia.com/thrust
[38] NVIDIA, nvcc (2022).
https:///docs.nvidia.com/cuda/cuda-compiler-driver-nvcc/index.html
[39] NVIDIA, cuQuantum SDK (2021).
https://developer.nvidia.com/cuquantum-sdk
[40] S. Efthymiou, M. Lazzarin, S. Carrazza, ו-A. Pasquale, qiboteam/qibojit-benchmarks: benchmarks v0.0.1 (2022).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.6363155
[41] AW Cross, LS Bishop, JA Smolin ו-JM Gambetta, arXiv e-prints , arXiv:1707.03429 (2017), arXiv:1707.03429 [quant-ph].
arXiv: 1707.03429
[42] AW Cross, A. Javadi-Abhari, T. Alexander, N. de Beaudrap, LS Bishop, S. Heidel, CA Ryan, J. Smolin, JM Gambetta, and BR Johnson, arXiv preprint arXiv:2104.14722 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3505636
arXiv: 2104.14722
[43] https:///github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/cirq-core/cirq/experiments/random_quantum_circuit_generation.py.
https:///github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/cirq-core/cirq/experiments/random_quantum_circuit_generation.py
[44] https:///qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.circuit.library.QuantumVolume.html.
https:///qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.circuit.library.QuantumVolume.html
[45] D. Coppersmith, Transformation Fourier משוער שימושי ב-Quantum Factoring (2002), arXiv:quant-ph/0201067 [quant-ph].
arXiv: quant-ph / 0201067
[46] מעגל המורכב משכבות מתחלפות של סיבובי RY פרמטרים ושערי CZ מסתבכים.
[47] IL Markov, A. Fatima, SV Isakov, and S. Boixo, arXiv preprint arXiv:1807.10749 10.48550/arXiv.1807.10749 (2018b).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1807.10749
arXiv: 1807.10749
[48] AW Cross, LS Bishop, S. Sheldon, PD Nation, and JM Gambetta, Physical Review A 100, 10.1103/physreva.100.032328 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.100.032328
[49] E. Bernstein and U. Vazirani, SIAM Journal on Computing 26, 1411 (1997), https://doi.org/10.1137/S0097539796300921.
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0097539796300921
arXiv:https://doi.org/10.1137/S0097539796300921
[50] ATOS, מכונת למידה קוונטית.
https://atos.net/iw/solutions/quantum-learning-machine
[51] צוות NVIDIA, NVIDIA DGX Station.
https:///www.nvidia.com/en-us/data-center/dgx-station/
[52] Qiskit-aer 0.10.3, qiskit-aer-gpu 0.10.2.
[53] M. Smelyanskiy, NPD Sawaya, ו-A. Asspuru-Guzik, qHiPSTER: The quantum high performance testing environment (2016), arXiv:arXiv:1601.07195 [quant-ph].
arXiv: arXiv: 1601.07195
[54] MB et al., TensorFlow Quantum: מסגרת תוכנה ללמידת מכונה קוונטית (2020), arXiv:arXiv:2003.02989 [quant-ph].
arXiv: arXiv: 2003.02989
[55] SVI וחב', סימולציות של מעגלים קוונטיים עם רעש משוער באמצעות qsim ו-Cirq (2021), arXiv:arXiv:2111.02396 [quant-ph].
arXiv: arXiv: 2111.02396
[56] T. Kadowaki and H. Nishimori, Physical Review E 58, pp. 5355–5363 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreve.58.5355
[57] E. Crosson ו-AW Harrow, 2016 IEEE 57th Annual Symposium on Foundations of Computer Science (FOCS) 10.1109/focs.2016.81 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1109 / focs.2016.81
[58] S. Paeckel וחב', Annals of Physics 411, עמ' 167998 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2019.167998
מצוטט על ידי
[1] Stefano Carrazza, Stavros Efthymiou, Marco Lazzarin, ו-Andrea Pasquale, "מסגרת מודולרית בקוד פתוח למחשוב קוונטי", arXiv: 2202.07017.
הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2022-09-22 15:02:57). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.
לא ניתן היה להביא נתונים מצוטטים על ידי קרוסרף במהלך ניסיון אחרון 2022-09-22 15:02:55: לא ניתן היה להביא נתונים שהובאו עבור 10.22331 / q-2022-09-22-814 מקרוסרף. זה נורמלי אם ה- DOI נרשם לאחרונה.
מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.
