在NWQ-Sim框架下实现张量网络模拟器TN-Sim

大规模张量网络模拟对于建立经典量子模拟的鲁棒复杂性理论边界、实现电路切割方法以及优化电路编译至关重要,这些都有助于在有限量子资源下实现高效量子计算。现代百亿亿级高性能计算平台为推进张量网络量子电路模拟能力提供了巨大潜力。该团队开发了TN-Sim——这是NWQ-Sim软件包中的张量网络模拟后端,采用多体方法张量代数(TAMM)框架,既能支持分布式高性能计算规模的运算,也能通过ITensor实现本地模拟。为优化跨多节点计算的扩展性,研究人员实现了基于任务的并行化方案,以展示具有每层多量子门的宽量子电路的并行门收缩能力。通过将TAMM框架与矩阵乘积态(MPS)张量网络方法相结合,该工作构建了可从本地系统扩展至高性能计算集群的模拟环境。研究团队在最新一代Perlmutter(英伟达)超级计算机上演示了MPS张量网络模拟器的运行,并探讨了该软件在Frontier(AMD)和Aurora(英特尔)等高性能计算集群上的潜在可移植性。最后还讨论了未来改进方向,包括支持不同张量网络拓扑结构及提升计算效率等。
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提交arXiv: 2026-01-07 22:01

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