本源量子成功实现64比特量子仿真打破IBM Q记录
近日，本源量子利用64 节点的计算机集群，成功实现了 64 量子比特的量子电路模拟，打破了 IBM Q 的 56 位仿真记录。
64 量子比特的量子电路模拟（使用经典计算机的量子模拟器，属于经典计算机仿真环境），相关论文《64-Qubit Quantum Circuit Simulation》已发表在 arXiv 上（后附原文链接）。
此前，普遍观点是超过 50 量子比特的量子计算机无法被经典计算机模拟，甚至是最强大的超级计算机也做不到。今年2月以前，IBM 和Google都实现了 56 量子比特的模拟电路。
但是，本源量子软件开发团队利用优化后的仿真设计方法进一步将这一极限提高到了 64 比特，实际上我们根据IBM提供的Blue Gene/Q超级计算机的数据，推算出 72 位量子电路在此超级计算机仿真的可行性，这些在论文中都有详细说明。
开发团队通过分解双量子比特逻辑门，从而将原电路转换成并行子电路的方法，设计实验来模拟 42、56 和 64 量子比特的量子随机电路。其中 42 和 56 量子比特的电路只需要一台配置了GTX1080Ti显卡的个人计算机设备就可以完成模拟计算。而64比特量子仿真则是在一个由64台计算机组成的集群上耗费了多天时间进行验证，当然，其消耗的硬件资源相比IBM团队的56比特电路模拟已经大大降低。（具体运行时间见附图）
我们一共进行了两次相同的模拟任务，均采用了64台计算机组成的集群进行验证，但第二次的硬件设施性能较第一次有所提升，时间的花费从第一次的6天缩短至3天。
用经典计算机仿真量子计算机的难度在于每增加一位量子比特，模拟的困难程度会翻一番。若使用未经优化的算法，仿真64位量子计算机的所需的内存容量为256EB(262144PB)，大大超过经典计算机的极限。Origin Q开发团队提出了将量子比特切分为两半，对它们进行独立处理的方案，总共使用16 TB内存即完成了仿真。
在过去的几年里，量子计算领域取得了许多重大进展。“量子霸权”曾称，当一个50量子比特的装置被制造成时，量子计算机执行某个任务的能力将超越最好的超级电子计算机。
我们相信，通用量子计算机随量子比特数量增长其处理超大量数据的能力也呈指数级增长。
在未来，量子计算机有望提供比经典计算机更为强大的计算能力。
原文下载链接：
《64-Qubit Quantum Circuit Simulation》
https://arxiv.org/pdf/1802.06952.pdf
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