A state vector-based quantum circuit simulation can provide accurate results for the development and validation of quantum computing algorithms, without being affected by noise interference. However, existing quantum circuit simulators have consistently underperformed due to inadequate integration with quantum circuits and high-performance computing architectures. To tackle the challenges in quantum computing, we propose QueenV2, which builds upon the design principles of Queen and elevates performance to a new level. Experimental results on the NVIDIA RTX-4090 demonstrate that QueenV2 achieves up to a 40x improvement in gate performance and a 5x improvement in circuit performance compared to hyQuas. Furthermore, QueenV2 realizes a 137x speedup in gate benchmarks and a 14x speedup in circuit performance relative to NVIDIA cuQuantum, enabled by gate fusion via the IBM Qiskit toolkit. By eliminating reliance on third-party libraries, QueenV2 is positioned to significantly accelerate quantum circuit simulation, thus promoting the development of innovative accelerators and quantum algorithms.


翻译:基于状态向量的量子电路模拟能够为量子计算算法的开发与验证提供精确结果,且不受噪声干扰影响。然而,现有量子电路模拟器因与量子电路及高性能计算架构的集成不足而始终表现欠佳。为应对量子计算领域的挑战,我们在Queen的设计理念基础上提出QueenV2,并将其性能提升至全新水平。在NVIDIA RTX-4090上的实验结果表明:相较于hyQuas,QueenV2在门级性能上最高提升40倍,在电路级性能上提升5倍;通过IBM Qiskit工具包的门融合技术,QueenV2在门基准测试中较NVIDIA cuQuantum实现137倍加速,在电路性能上实现14倍加速。通过消除对第三方库的依赖,QueenV2有望显著加速量子电路模拟进程,从而推动新型加速器与量子算法的发展。

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