量子计算技术路线图与科学计算能力评估——基于NERSC工作负载用例的分析
美国国家能源研究科学计算中心(NERSC)作为能源部科学办公室的高性能计算设施,认识到量子计算在其未来使命中的关键作用。本报告通过分析NERSC工作负载,确定材料科学、量子化学和高能物理将成为量子计算机最具应用潜力的科学领域——当前这三个领域共同占据NERSC生产工作负载的50%以上,预示着量子计算对NERSC未来使命的重要影响。该研究团队通过系统文献综述,量化了解决这些领域中经典计算机难以处理问题所需的量子资源,同时发现随着算法改进和对问题理解的深化,所需量子资源呈现持续下降趋势。与此同时,十家量子计算上市公司发布的技术路线图预测,未来五到十年量子计算能力将实现跨越式提升。分析表明,在这一时间框架内,量子技术能力与三大科学领域的算法需求将产生显著交集。该工作预见到大规模量子工作流的执行时间将成为关键性能参数,并提出“持续量子系统性能”(SQSP)这一简易指标,用于比较异构工作负载下的系统级性能与吞吐量。
