Моделирование работы идеального квантового компьютера на суперкомпьютере «Ломоносов
Ключевые слова:
суперкомпьютер, квантовая информатика, алгоритм Гровера, квантовое преобразование Фурье, параллельные алгоритмыАннотация
Одной из задач, решение которых предполагается получать с помощью экзафлопсного суперкомпьютера, является построение компьютера на новых принципах для достижения существенного прогресса в скорости вычислений. В настоящей статье представлено моделирование работы идеального квантового компьютера на суперкомпьютере «Ломоносов». Предложен эффективный алгоритм распараллеливания вычислений при одно-, дву- и трехкубитных преобразованиях с использованием библиотеки DISLIB. В качестве примера моделирования рассматривается квантовый алгоритм Гровера и квантовое преобразование Фурье. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты 12–07–31229 и 12–01–31274). Статья рекомендована к публикации Программным комитетом Международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии» (ПаВТ-2013; http://agora.guru.ru/pavt2013).
Библиографические ссылки
- Shor P.W. Polynomial-time algorithms for prime factorization and discrete logarithms on a quantum computer // SIAM J. Comput. 1997. 26, N 5. 1484-1509.
- Grover L.K. A fast quantum mechanical algorithm for database search // Proc. of the 28th Annual ACM Symposium on the Theory of Computing. Philadelphia, 1996. 212-219.
- Ожигов Ю.И. Квантовые вычисления. М.: Макс Пресс, 2003.
- Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация. M.: Мир, 2006.
- Корж А.А. Масштабирование Data-Intensive приложений с помощью библиотеки DISLIB на суперкомпьютерах Blue Gene/P и «Ломоносов» // Тр. конф. «Научный сервис в сети Интернет-2011». М.: Изд-во Моск. ун-та, 2011. 126-131.
- Корж А.А. Результаты моделирования бенчмарка NBP UA на тысячи ядер суперкомпьютера BlueGene /P с помощью PGAS-расширения OpenMP // Вычислительные методы и программирование. 2010. 11. 31-41.
- Burger J.R. New approaches to quantum computer simulation in a classical supercomputer // Computing Research Repository (CoRR). 2003. Vol. Quant-ph/0308158.
- Tabakin F., Juliá-D’iaz B. QCMPI: A parallel environment for quantum computing // Computer Physics Communications. 2009. N 18. 948-964.
- Altschul S., Gish W., Miller W., Myers E., Lipman D. Basic local alignment search tool // J. of Molecular Biology. 1990. 215 (3). 403-410.
- Anderson E., Bai Z., Bischof C., Blackford S., Demmel J., Dongarra J., du Croz J., Greenbaum A., Hammarling S., McKenney A., Sorensen D. LAPACK Users» Guide (Third Ed.). Philadelphia: SIAM, 1999.
- ScaLAPACK (http://www.netlib.org/scalapack/).
- Arnold G., Lippert T., Pomplun N., Richter M. Large Scale Simulation of Ideal Quantum Computers on SMP-Clusters // Proc. of the Conf. on Parallel Computing (ParCo). Malaga, 2005. 447-454.
- Negovetic G., Perkowski M., Lukac M., Buller A. Evolving quantum circuits and an FPGA-based quantum computing emulator // Int. Workshop on Boolean Problems. Freiberg, 2002. 15-22.
- World record: German supercomputer simulates quantum computer (http://phys.org/news189231849.html).
