基于CPU+GPU異構(gòu)集群的量子計(jì)算仿真方法的研究.pdf

1、作為物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程學(xué)的新興交叉前沿學(xué)科，量子計(jì)算在理論研究方面獲得很大關(guān)注。相比于經(jīng)典計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于其能在更短的時(shí)間內(nèi)解決某些非線性問(wèn)題。然而，現(xiàn)有技術(shù)僅能構(gòu)建較小量子比特規(guī)模的量子計(jì)算機(jī)，且僅少數(shù)的已知量子算法能顯著減少時(shí)間復(fù)雜度。因此，量子計(jì)算仿真技術(shù)是開展量子計(jì)算理論研究和量子計(jì)算機(jī)物理實(shí)現(xiàn)的重要手段。本課題采用量子線路計(jì)算模型，運(yùn)用CPU+GPU異構(gòu)集群技術(shù)，搭建量子計(jì)算仿真平臺(tái)，開展量子計(jì)算仿真方法

2、的研究，為構(gòu)建可模擬多比特量子計(jì)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)提供理論研究基礎(chǔ)。研究?jī)?nèi)容如下：1.設(shè)計(jì)CPU+GPU異構(gòu)集群架構(gòu)進(jìn)行量子計(jì)算仿真，構(gòu)建多比特位量子計(jì)算仿真平臺(tái)；2.針對(duì)異構(gòu)集群架構(gòu)和仿真算法特點(diǎn)，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸和節(jié)點(diǎn)內(nèi)CPU與多GPU間的數(shù)據(jù)傳輸；3.針對(duì)GPU內(nèi)多級(jí)存儲(chǔ)架構(gòu)，構(gòu)造緩存提升GPU內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸帶寬，提升仿真性能；4.采用QFT算法仿真對(duì)量子計(jì)算仿真系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)估。通過(guò)上述研究，從架構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化和系統(tǒng)性能評(píng)估等方面為