Ученые на суперкомпьютере смоделировали 45-кубитную квантовую вычислительную систему

Из-за высокой сложности принципов работы квантовых вычислительных систем увеличение числа моделируемых квантовых битов (кубитов), благодаря которым работают такие системы, требует увеличения вычислительной мощности. Из-за этого создавать эти системы очень сложно. Однако исследователи из Швейцарии в ближайшее время собираются провести расчеты математической модели квантового компьютера с 49 кубитами. Это является одной из самых сложноустроенных квантовых систем на данный момент.

За исследованием стоят Томас Хэнер и Дамиан Стайгер из Швейцарского федерального технологического института. Для расчетов этой модели будет использован суперкомпьютер Cori II, который является 5-м по мощности во всем мире. Находится Cori II в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Состоит компьютер из 9034 вычислительных узлов, каждый из которых имеет в своем составе 68-ядерный процессор Intel Xeon Phi 7250 с тактовой частотой 1,4 ГГц. Объем памяти системы составляет 1 петабайт, а ее производительность равняется 29,1 петафлопса. Испытатели из Швейцарии при помощи Cori II уже сумели смоделировать квантовые системы с 30, 36, 42 и 45 кубитами.

Изображение участка модели квантовой системы

В ходе серии расчетов моделей квантовых компьютеров Хэнер и Стайгер постоянно вносили изменения в исходный код модели, убирая из него все лишнее, оптимизируя и ускоряя работу имеющихся участков. В результате этой работы нынешний код работает на порядок быстрее кода, использованного в самых первых моделях.

Нынешняя математическая модель использует числа с плавающей запятой для расчетов сложнейших процессов и амплитуд квантовых колебаний. Специалисты уверены, что в используемом коде имеется еще несколько возможностей для его дальнейшей оптимизации, что позволит им в скором времени провести расчеты модели компьютера с 49 кубитами, используя для этого мощности 8192 узлов.