原標題：量子模擬賽題，讓大學生認識未來計算發(fā)展方向

2020 ASC世界大學生超算競賽初賽階段已經(jīng)正式啟動，來自全球的300多支高校參賽隊將挑戰(zhàn)當下最潮流的應用量子計算，使用超級計算機模擬并優(yōu)化量子模擬算法，并盡可能地降低計算需求。這道賽題由鵬城實驗室、高效能服務器和存儲技術(shù)國家重點實驗室聯(lián)合支持。

可能很多人想問，今年ASC競賽為何設(shè)置這一賽題？量子計算與超算又有何聯(lián)系？下面我就來做一個解答。

量子計算：下一代計算發(fā)展方向

超算對科學發(fā)展的作用不言而喻，但超算的計算能力雖然增長很快，卻依然無法滿足人們的需求。而且，超算基于經(jīng)典半導體芯片，不可能無限的發(fā)展下去。因此，直接使用基于量子行為的量子計算就成了后摩爾定律時代的最有可能的計算發(fā)展方向，也是最有潛力的計算方式。目前已知的一些量子算法相較于經(jīng)典算法表現(xiàn)出了量級或指數(shù)級的加速。

量子計算已經(jīng)成為計算科學的最前沿、世界各國爭搶的技術(shù)高地。近年來量子計算的研究取了突飛猛進的進展，去年10月底，谷歌在《自然》雜志上發(fā)表使用53個量子比特實現(xiàn)的量子霸權(quán)，展示了量子計算強大的優(yōu)勢。

量子模擬：研究量子計算的重要方法

然而由于量子比特的敏感性，使得量子計算機的發(fā)展非常緩慢，目前已經(jīng)設(shè)計和制造出的量子計算機僅僅是雛形，而且也不穩(wěn)定。科學家們很難使用真正的量子計算機來更深入的研究粒子物理建模、密碼學、基因工程、量子機器學習等重大問題。為了研究量子算法，最好的辦法就是量子模擬，也就是使用經(jīng)典的超級計算機來模擬量子計算，它為人類在真正的量子計算機出現(xiàn)之前研究量子算法提供了一個可靠的平臺。

但是量子模擬對計算和內(nèi)存的需求巨大，計算量和內(nèi)存量與所模擬的量子比特數(shù)成2的冪次方的關(guān)系，因此即使是現(xiàn)今最強大的超級計算機也僅能模擬 50多個量子比特。在這種情況下，如何更高效地簡化計算、優(yōu)化內(nèi)存，以及大規(guī)模高效地使用超算，是量子計算模擬需要重點考慮的課題。

競賽首設(shè)量子模擬賽題

2020 ASC世界大學生超算競賽首次設(shè)置了前沿的量子計算模擬賽題，各參賽隊伍需要在經(jīng)典超級計算機上使用QuEST軟件，模擬使用30個量子比特組成的量子隨機線路和量子快速傅里葉變換量子線路。這對計算和內(nèi)存有一定的需求，要求參賽學生不僅具備扎實的超算基本功，還必須對量子計算的背景、原理和基礎(chǔ)知識有較深入的認識，從而找到合適的優(yōu)化方法，盡可能地縮短程序的運行時間或降低對計算資源的依賴。

ASC20選用的QuEST量子計算模擬器是世界上較早開發(fā)出來的量子計算模擬程序之一，具有較強的代表性。賽題涉及知名的量子算法所對應的量子線路模擬，有助于激發(fā)參賽隊員對量子計算、量子算法、量子模擬的興趣。希望參賽隊員充分發(fā)揮聰明才智，勇于挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，分析和研究如何優(yōu)化程序以更高效地完成量子計算模擬，認識和了解未來計算發(fā)展的方向。

生成海報

免責聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責任。任何單位或個人認為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實內(nèi)容時，應及時向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細侵權(quán)或不實情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。