基于CPU+GPU異構(gòu)集群的量子計算仿真方法的研究.pdf

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

2、的研究，為構(gòu)建可模擬多比特量子計算的超級計算機提供理論研究基礎(chǔ)。研究內(nèi)容如下：1.設(shè)計CPU+GPU異構(gòu)集群架構(gòu)進行量子計算仿真，構(gòu)建多比特位量子計算仿真平臺；2.針對異構(gòu)集群架構(gòu)和仿真算法特點，優(yōu)化節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸和節(jié)點內(nèi)CPU與多GPU間的數(shù)據(jù)傳輸；3.針對GPU內(nèi)多級存儲架構(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算法仿真對量子計算仿真系統(tǒng)進行性能評估。通過上述研究，從架構(gòu)設(shè)計、仿真優(yōu)化和系統(tǒng)性能評估等方面為