Summit超级计算机利用量子至上的里程碑（视频）

来自谷歌公司的联合研究团队，NASA AMES研究中心和能源橡树岭国家实验室的展示表明，量子计算机可以在某些任务中优于古典计算机，这是一个称为量子至上的历史。

量子计算机使用量子力学和称为Qubits的单元的定律大大增加了可以传输和处理信息的阈值。然而，传统的“比特”具有0或1的值，而Qubits以0和1的值或其任何组合编码，允许用于存储数据的大量可能性。

虽然仍处于早期阶段，但量子系统有可能与当今领先的古典计算系统具有呈指数强大的潜力，并承诺彻底改变材料，化学，高能量物理和整个科学频谱的研究。该团队今天发布的成果本质上，为量子至上的概念提供了证明，并建立了对解决时间和能源消耗的基线比较。

“这一成就量子至上是对美国创新实力的遗嘱，Doe的实验室正在帮助在这项开创性的研究领域引领方式，”Paul Dabbar秘书司司长说。“普通技术的掌握正在创造一个新的信息时代，提供新的方法来处理益处科学和社会的信息。”

来自谷歌公司的联合研究团队，NASA AMES研究中心和能源橡树岭国家实验室的展示表明，量子计算机可以在某些任务中优于古典计算机，这是一个称为量子至上的历史。

在这种情况下，由Google和Dubbed Sycamore构建的量子计算机由53个Qubits组成。经典计算机是Ornl的峰会，位于Oak Ridge领导计算机计算设施（OLCF），并且由于其超过4,600多个计算节点而排名世界最强大。

两个系统执行了称为随机电路采样（RCS）的任务，专门设计用于测量诸如Sycamore的量子设备的性能。Quantum Computer上的模拟需要200秒;在运行相同的模拟之后，团队推断出来的计算将采取世界上最强大的系统超过10,000多年来，才能完成当前最先进的算法，为设计提供了Quantum Supresacy和关键信息的实验证据未来量子电脑。不仅是Sycamore的速度比其经典对手更快，而且还有约1000万倍的节能。

Ornl研究员Travis Humble是一个团队的一部分，表明量子计算机可以在某些任务中优于一个经典计算机，这是一个称为量子至上的历史。

研究人员还估计了inpidual组件的性能，以准确地预测整个梧桐设备的性能，表明量子信息的行为始终如一，因为它的缩放了大规模量子计算机设计的必要性。

“这项实验确定了今天的量子计算机可以优于合成基准的最佳传统计算，”Ornl研究人员和实验室的量子计算研究所谦卑的主任。“还有其他努力来尝试这个，但我们的团队是第一个在真实系统上证明这结果的努力。”

真正的系统是至关重要的。谷歌和NASA的AMES研究中心在硅谷的研究人员试图使用美国宇航局资源快速实现解决问题，他们需要更强大的计算机。没有比Ornl的峰会更强大。

将量子计算移植到经典峰会并不方便。RCS模拟器称为QFlex，最初包括仅CPU的实现。然而，峰会从NVIDIA图形处理单元（GPU）源众的大部分世界级速度，它在CPU有效地直接任务时解决了计算密集的数学问题。

由OLCF的DMITRY LIAKH开发的图书馆用于在多核CPU和GPU上执行Tensor代数操作，使团队能够利用所有峰会，以及每个节点的IBM系统的512千兆字节的内存，增加了模拟的速度46-与以前的实现相比，每个节点（使用4,550个峰会的节点）折叠在CPU上的前面的实施方面。

由Ornl Dmitry Liakh开发的软件库允许团队充分利用峰会超级计算机来运行量子基准代码。

“在Ornl的峰会上运行证明诸如Quantum的下一代架构的有效性的仿真表明，实验室的加速计算创新的历史悠久，以及古典超级计算机的必要性实现量子计算的潜力，”奥诺助理实验室计算和计算科学总监Jeff Nichols说。

Ornl的泰坦是第一个利用GPU的权力的领导力计算系统，使其在2012年的第一次首次亮相，并在2018年之前留在十大世界上最强大的系统中。它是泰坦成功的成功，使首脑会议的发展，并通过延伸，推动边境设计，当它在2021年交付时，将成为国家的第一个Exasgale计算机之一。

该实验室一直在规划后，通过量子计算，网络，传感和量子材料中的专用研究计划来计划发布的ExaScale平台。这些努力旨在加速了解近期量子计算资源如何有助于解决当今最艰巨的科学挑战，并支持最近宣布的国家量子倡议，以确保美国在量子科学，特别是计算中的联邦努力。

此类领导力将需要Summit等系统，以确保从诸如Sycamore等设备中的稳定行程，其大规模的量子系统呈指数级强大于今天的操作中的任何功能。

“实现量子计算的潜力需要伙伴关系，利用谷歌和奥尔尔等创新者的优势，”奥诺斯·扎克里亚说。“这个里程碑是下一代研究人员的灵感，他们将有助于推动在计算和科学发现中有可能的前沿。”

有关此故事的更多信息，请阅读谷歌和美国宇航局实现的量子至上。

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该研究得到了Doe的科学办公室的支持。OLCF是一个科学用户设施的DOE办事处。

UT-BATTELLE LLC管理奥克岭国家实验室为DOE的科学办公室，是美国物理科学基础研究的最大基本研究支持者。美国能源部科学办公室正在努力应对当今时代最紧迫的挑战。

参考：“Quantum Supremacy使用可编程超导处理器”由Frank arute，Kunal Arya，Ryan Babbush，Dave Babbush，Joseph C. Bardin，Rami Barends，Rupak Biswas，塞尔吉奥Boics，Fernando GSL Brandao，David A. Buell，Brian Burkett，Yu Chen ，Zijun Chen，Ben Chenro，Roberto Collins，William Courtney，Andrew Dunsworth，Edward Farhi，Brooks Foxen，Austin Fowler，Craig Gidney，Marissa Giustina，Rob Graff，Keith Guerin，Steve Habegger，Matthew P. Harrigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan， Alan Ho，Markus Hoffmann，Trent Huang，Travis S. Humble，Sergei V. Isakov，Evan Jeffrey，张江，Dvir Kafri，Kostyantyn Kechedzhi，Julian Kelly，Paul V.Klimov，Sergey Knysh，Alexander Korotkov，Fedor Kostritsa，David Landhuis ，Mike Lindmark，Erik Lucero，Dmitry Lyakh，SalvatoreMandrà，Jarrod R. McClean，Matthew Mcewen，Anthony Megrant，Xiao Mi，Kristel Michielsen，Masoud Mohseni，Josh Mutus，Naaman，Matthew Neeley，Charles Neill，Murphy Yuezhen Niu，Eric Ostby，Andre Petukhov，John C. Platt，Chris Qu Intana，Eleanor G. Rieffel，Pedram Roushan，Nicholas C. Rubin，Daniel Sank，Kevin J. Satzinger，Vadim Smilyanskiy，Kevin J. Sung，Matthew D. Trevithick，Amit Vainser，Benjamin Villalonga，Theodore Whine，Z. Jamie Yao， Ping Yeh，Adam Zalcman，Hartmut Neven和John M. Martinis，2019年10月23日，Nature.Doi：
10.1038 / s41586-019-1666-5