Эффективное моделирование квантовых алгоритмов на симуляторах классической архитектуры

Эффективное моделирование квантовых алгоритмов на симуляторах классической архитектуры

Автор: Зрелов Петр Валентинович, Иванцова Ольга Владимировна, Кореньков Владимир Васильевич, Рябов Никита Владимирович, Ульянов Сергей Викторович

Журнал: Сетевое научное издание «Системный анализ в науке и образовании» @journal-sanse

Статья в выпуске: 1, 2022 года.

Бесплатный доступ

В представленной статье описывается методология применения симуляторов квантовых алгоритмов и реализация тестового и поискового квантовых алгоритмов на симуляторах с использованием классической архитектуры.

Квантовые алгоритмы поиска, квантовые схемы, квантовые симуляторы

Короткий адрес: https://sciup.org/14124329

IDR: 14124329

Список литературы Эффективное моделирование квантовых алгоритмов на симуляторах классической архитектуры

  • Quantum Simulators: Architectures and Opportunities/ E. Altman [et al.] // PRX Quantum. 2021. vol. 2. No. 1. DOI: 10.1103/prxquantum.2.017003.
  • Google Research. Google Quantum Computing. URL: https://resarch.google/teams/applied-science/.
  • IBM Research. IBM Quantum Computing. URL: https://www.ibm.com/quantum-computing/.
  • Quantum Computing // Riggeti Computing. Rigetti & Co, Inc., 2020–2022. URL: https://www.rigetti.com/
  • Intel Quantum Computing // Intel Corporation. URL: https://www.intel.com/content/www/us/en/re-search/quantum-computing.html
  • D-Wave Quantum Computing // D-Wave Systems. D-Wave Systems Inc., 2022. URL: https://www.dwavesys.com/
  • Lisf of QC simulators // Quantiki : Quantum Information Portal and Wiki. URL : https://quan-tiki.org/wiki/list-qc-simulators/
  • QuEST and High Performance Simulation of Quantum Computers / T. Jones, A. Brown, I. Bush, S. C. Benjamin . Scientific Reports. 2019. № 9. Article number: 10736. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-47174-9
  • Open-Source Quantum Development // Qiskit. URL: https://qiskit.org/
  • Суперкомпьютер «Говорун» // Платформа "Hybrilit". HybriLIT, 2022. URL: http://hlit.jinr.ru/su-percomputer_govorun/
  • Quantum Computer Systems for Scientific Discovery / Y. Alexeev [et al.] // PRX Quantum. 2021. vol. 2. Article number: 017001. DOI: https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.017001
  • Carrazza S., Cruz-Martinez J. VegasFlow: Accelerating Monte Carlo simulation across multiple hardware platforms // Computer Physics Communications. 2020. Vol. 254. P. 107376. DOI: 10.1016/j.cpc.2020.107376.
  • LaRose R. Distributed Memory Techniques for Classical Simulation of Quantum Circuits. 2018. arXiv: https://arxiv.org/abs/1801.01037.
  • Smelyanskiy M., Sawaya N. P. D., Aspuru-Guzik A. qHiPSTER: The Quantum High Performance Software Testing Environment. 2016. arXiv:1601.07195 [quant-ph].
  • cuQuantum. Accelerate Quantum Information Science // NVIDIA.Developer. NVIDIA Corporation, 2022. URL : https://developer.nvidia.com/cuquantum-sdk
  • cuQuantum SDK: A High-Performance Library for Accelerating Quantum Information Science / NVIDIA.Developer. NVIDIA Corporation, 2022. URL: https://docs.nvidia.com/cuda/cuquantum/in-dex.html
  • Quantum Computing and Simulations for Energy Applications: Review and Perspective / Hari P. Paudel [et al.] // ACS Engineering. 2020. № 2(3). Pp. 151-196. DOI: https://doi.org/10.1021/acsen-gineeringau.1c00033
  • Georgescu I. M., Ashhab S., Nori F. Quantum simulation. Rev. Mod. Phys. 2014 .Vol. 86, Iss. 1 Pp. 153–85. DOI : https://doi.org/10.1103/RevModPhys.86.153 .
  • What is Quantum Computing? Top 18 Quantum Computing Companies // PAT RESEARCH : [веб-сайт]. PAT RESEARCH, 2013-2021. URL: https://www.predictiveanalyticstoday.com/what-is-quantum-computing/
  • Preskill J. Quantum Computing in the NISQ era and beyond // Quantum.2018. vol. 2. p. 79. DOI: 10.22331/q-2018-08-06-79.
  • Gyongyosi L., Imre S. Circuit Depth Reduction for Gate-Model Quantum Computers // Scientific Reports. 2020. Article number: 11229 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-67014-5
  • Jordan S. Quantum Algorithm Zoo : [веб-сайт]. URL: https://quantumalgorithmzoo.org/
  • Crooks G. E. Gates, States, and Circuits. Notes on the circuit model of quantum computation. Berke-ley Institute for Theoretical Sciences, 2022. URL: https://threeplusone.com/pubs/on_gates.pdf
  • Shor P. Algorithms for Quantum Computation: Discrete Logarithms and Factoring // Foundations of Computer Science, 1994 Proceedings., 35th Annual Symposium on – IEEE, 1994. P. 124–134.
  • Grover L. K. A fast quantum mechanical algorithm for database search // Proceedings, 28th Annual ACM Symposium on the Theory of Computing, 1996.
  • Giri P. R., Korepin , V. E. A review on quantum search algorithms // Quantum Information Pro-cessing. 2017. Vol. 16. № 12. Pp. 1-36. DOI: https://doi.org/10.1007/s11128-017-1768-7
  • Генетические и квантовые алгоритмы. Ч. 1. Инновационные модели в обучении / С. В. Ульянов [и др.]// Системный анализ в науке и образовании: сетевое научное издание. 2010. № 3. C. 226–253.
  • A Modified Quantum Search Algorithm / H. Mehri-Dehnavi [et al.] // International Journal of Theo-retical Physics. 2018. Vol. 57. Pp. 3668–3681.DOI: https://doi.org/10.1007/s10773-018-3880-6
  • Ulyanov S. V., Litvintseva L. V., Ulyanov S. S. Quantum information and quantum computational intelligence: Design & classical simulation of quantum algorithm gates. Universita degli Studi di Mi-lano: Polo Didattico e di Ricerca di Crema Publ. 2005. Vol. 80.
  • Quantum information and quantum computational intelligence: Classically efficient simulation of fast quantum algorithms (SW / HW Implementations) / S.V.Ulyanov [et al.] // [M] Note del Polo, Milan Univ, 2005, 79.
  • Tang X., Xu J., Duan B. A memory-efficient simulation method of grover's search algorithm // Com-puters, Materials & Continua. 2018. vol. 57, no.2. pp. 307–319. DOI: doi:10.32604/cmc.2018.03693
  • Quantum Software Engineering Toolkit. Quantum fast search algorithms. Quantum simulators on classical computers. Quantum control information models. Part I / O. V. Ivancova, V. V. Korenkov, S. V. Ulyanov, P. V. Zrelov.— М.: KURS, 2022. — 463 p.
  • Zalka, C.: Grover’s Quantum Searching Algorithm Is Optimal. Phys. Rev. A 60(4), 2746 (1999).
  • Jones J.A ., Mosca M., Hansen R. H. Implementation of a quantum search algorithm on a quantum computer. Nature 393, 344 (1998).
  • Implementation of grover’s quantum search algorithm in a scalable system / K.A. Brickman [et al.] // Phys. Rev. 2005. A 72, 050306.
  • Quantum amplitude amplification and estimation/ G. Brassard, M. Boyer, P. Hoyer, A. Tapp // Con-temp. Math. 2002. Vol. 305. Pp. 53.
  • Wang Y., Krstic P. S. Prospect of using Grover's search in the noisy-intermediate-scale quantum-computer era // Phys. Rev. A 102, 042609. Published 20 October 2020
  • Fingerhuth M., Babej T., Wittek P. Open source software in quantum computing. URL: https://arxiv.org/pdf/1812.09167.pdf
  • Lloyd S. Universal Quantum Simulators // Science. 1996. vol. 273, no. 5278, pp. 1073–1078. DOI: 10.1126/science.273.5278.1073.
  • Vidal G. Efficient Classical Simulation of Slightly Entangled Quantum Computations // Physical Re-view Letters. 2003. vol. 91, no. 14. DOI: 10.1103/physrevlett.91.147902.
  • QuEST and High Performance Simulation of Quantum Computers / T. Jones, A. Brown, I. Bush, S. C. Benjamin // Scientific Reports. 2019. vol. 9, no. 1. DOI: 10.1038/s41598-019-47174-9.
  • Running with Threadpool and DASK // Qiskit. URL : https://qiskit.org/documentation/apidoc/paral-lel.html
  • Schollwöck U. The density-matrix renormalization group in the age of matrix product states // Annals of Physics. 2011. Vol. 326, No. 1, Pp. 96–192. DOI: 10.1016/j.aop.2010.09.012.
  • qsim / Quantum AI team and collaborators // Zenodo, Sep. 2020. DOI: 10.5281/zenodo.4023103.
  • Quantum Supremacy Is Both Closer and Farther than It Appears / I. L. Markov, A. Fatima, S. V. Isakov, S. Boixo. 2018.
  • NVIDIA DGX-1// NVIDIA. NVIDIA Corporation, 2022. URL: https://www.nvidia.com/en-us/data-center/dgx-1/
  • Quantum Supremacy using a Programmable Superconducting Processor / F. Arute [et al.] // Nature. 2019. Vol. 574. Рp. 505–510. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
  • NICA : Nuclotron-based Ion Collider fAcility / Объединенный институт ядерных исследований, 2016 - 2022 . URL: https://nica.jinr.ru/ru/
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp