Разработка и исследование методов и системы моделирования квантовых вычислителей с привлечением аппаратных ускорителей

Разработка и исследование методов и системы моделирования квантовых вычислителей с привлечением аппаратных ускорителей

Аннотация
Первые конкретные применения квантовых вычислений показывают практическую пользу квантового превосходства. Приведены результаты сравнения программного и аппаратного моделирования, а также зависимость временной оценки от количества кубитов и параллельных АЛУ в вычислительном ядре аппаратного ускорителя.

Ключевые слова: Квантовый компьютер; моделирование квантовых вычислений; аппаратный ускоритель; оценка производительности

Квантовые вычисления – это мощная вычислительная парадигма с потенциалом использования в нескольких сферах, в том числе в машинном обучении. Квантовые вычисления на сегодняшний день являются малоизученной отраслью информационных технологий, однако существующие научные работы показывают больший потенциал.
Количество мировых данных растет экспоненциально, а современные методы сбора данных и удешевление носителей информации приводят к росту качества и размеру датасетов, что в свою очередь создает спрос на рост вычислительной мощности аппаратных комплексов.
Революционный подход квантовых компьютеров открывает новые возможности в разработке процессов и материалов, а также в анализе финансовых рынков или оптимизации транспортных потоков. Основой для этого являются квантовые биты (кубиты), наименьшая вычислительная единица квантового компьютера. В отличие от битов обычного компьютера, которые существуют только в состояниях 1 и 0, квантовый бит может принимать любое количество суперпозиций 1 и 0. Кроме того, кубиты могут быть «запутаны» друг с другом. То есть они могут принимать общее состояние. Эти свойства делают квантовые компьютеры параллельным аналоговым компьютером, предназначенным для решения упомянутых задач.
Помимо универсально программируемых компьютеров, все большую актуальность приобретают и так называемые квантовые симуляторы. Их можно использовать для моделирования важных для практики квантовых явлений, например, в химии или фармацевтике. Хотя они менее гибки и подходят только для определенных задач, их можно было использовать для конкретных приложений гораздо раньше.
 

...........................................................