扩展量子-HPC混合应用的量子框架
混合量子-高性能计算(Q-HPC)工作流正在成为当前噪声中等规模量子(NISQ)设备上规模化运行量子应用的关键策略。由于单一模拟器无法对所有电路类型提供最佳性能,这些工作流必须能在多样化模拟器和硬件后端间无缝运行。模拟效率高度依赖于电路结构、纠缠度和深度,因此灵活且后端无关的执行模型对于公平基准测试、明智的平台选择乃至最终识别量子优势机会至关重要。 该研究团队扩展了“量子框架”(QFw)——一个模块化且兼容HPC的编排层——通过统一接口集成了多个本地后端(Qiskit Aer、NWQ-Sim、QTensor和TN-QVM)及云端量子后端(IonQ)。基于该集成系统,研究人员执行了多项非变分和变分工作负载测试。结果显示后端性能具有显著的工作负载特异性:Qiskit Aer的矩阵乘积状态方法在大规模伊辛模型中表现卓越,而NWQ-Sim不仅在大规模纠缠和哈密顿量模拟中领先,还通过分布式并发执行子问题的方式展现了优化问题的计算优势。这些发现证明,采用模拟器无关且兼容HPC的编排策略,是构建可扩展、可复现和可移植Q-HPC生态系统的可行路径,从而加速实现量子优势的实证进程。
