高性能量子-经典计算的全栈框架
为满足高性能计算(HPC)与量子计算(QC)融合的可扩展性需求,该研究团队提出HPC-QC全栈框架及其混合工作负载开发能力,采用模块化硬件/设备无关的软件集成方法。团队展示了在现有成熟HPC编程环境中,量子编程、任务调度与编译可扩展界面的最新进展。该框架通过量子编程接口库扩展,实现了从商业量子SDK中高级可移植调用量子内核的功能,支持编译型语言(C/C++和Fortran)的HPC元程序以及Python环境。目前正在开发自适应电路编织管理程序,可将大型量子电路拆分为适用于小型含噪声量子设备与经典模拟器的子电路。 在底层架构中,该工作利用基于Cray LLVM的编译框架,以可重定向方式将来自商业量子软件前端的LLVM中间表示与量子中间表示(QIR)转换并适配不同硬件架构。研究团队已在HPE EX超级计算机上演示了多种混合HPC-QC多节点多CPU/GPU工作负载(包括线性方程组求解、量子优化和量子相变模拟),验证了当前开发三大组件的功能性与执行可行性。此项工作为构建基于经典HPC软件栈(编译器、函数库、并行运行时和进程调度)的统一量子-经典编程环境提供了基础框架。



