富士通開(kāi)發(fā)出全球最快的量子計(jì)算機(jī)模擬器
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(全球TMT2022年4月8日訊)富士通近日宣布,已經(jīng)成功開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(kāi)聯(lián)合研究。
展望未來(lái),富士通將進(jìn)一步加快量子計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的步伐,力爭(zhēng)在2022年9月前開(kāi)發(fā)出40量子位模擬器,并與來(lái)自金融、藥物研發(fā)等領(lǐng)域的客戶一起展開(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)發(fā)者提供了高度便利的開(kāi)發(fā)環(huán)境,后者是當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)軟件的主要開(kāi)發(fā)工具之一。通過(guò)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。