基于申威26010处理器的大规模量子傅里叶变换模拟

摘要：

量子计算由于其纠缠性和叠加性具有天然的并行优势,然而目前的量子计算设备受限于物理实现的工艺水平,距离可发挥巨大计算能力并解决有现实意义的实际问题还需要一定时间的技术积累和突破.因此,采用经典计算机对量子计算进行模拟成为验证量子算法的有效途径.量子傅里叶变换(Quantum Fourier Transform,QFT)是许多量子算法的关键组成部分,它涉及相位估计、求阶、因子等问题.对量子傅里叶变换的研究和大规模模拟实现,可以有效促进相关量子算法的研究、验证以及优化.文中使用我国自主研发的超级计算机——"神威?太湖之光"对大规模量子傅里叶变换进行模拟,并根据申威26010处理器异构并行的特点,采用MPI、加速线程库以及通信与计算隐藏技术进行优化.通过Shor算法中求解周期部分的运算来验证量子傅里叶变换模拟的正确性,实现了46位量子比特QFT算法的模拟和优化,为其他量子算法在超算平台上的验证优化以及新量子算法的提出提供了参考.

关键词：量子傅里叶变换、申威26010、MPI、加速线程库、Shor算法

所属期刊栏目：47

分类号：TP385(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金项目61972413,61701539

在线出版日期：2020-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：93-97