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量子电路模拟在弥合理论量子算法与物理量子硬件实际实现之间的鸿沟方面起着关键作用，但由于量子态空间随量子比特数量呈指数级增长，其面临着巨大计算挑战。该研究团队开发了PennyLane-Lightning MPI——作为PennyLane-Lightning套件的MPI扩展，通过将量子态向量和门操作在分布式内存系统中并行化，实现了可扩展的量子电路模拟。该实现核心采用基于索引的门特异性并行化策略，充分利用了单个门的特性以及分区态向量中量子比特索引的计算局部性。通过对单门和精心设计的量子电路进行基准测试表明，该方法相比基于酉矩阵运算的通用方法具有性能优势，并展现出卓越的可扩展性，可支持高达41个量子比特的模拟，并行进程数量达数十万。该工作配备Python插件以实现与PennyLane框架的无缝集成，通过使标准多核CPU集群无需特定库支持即可进行高性能量子模拟，扩展了PennyLane生态系统，为韩国正在开发的基于云的量子计算服务平台提供了后端资源支持。