High-performance classical simulator for quantum circuits, in particular the tensor network contraction algorithm, has become an important tool for the validation of noisy quantum computing. In order to address the memory limitations, the slicing technique is used to reduce the tensor dimensions, but it could also lead to additional computation overhead that greatly slows down the overall performance. This paper proposes novel lifetime-based methods to reduce the slicing overhead and improve the computing efficiency, including an interpretation method to deal with slicing overhead, an in-place slicing strategy to find the smallest slicing set and an adaptive tensor network contraction path refiner customized for Sunway architecture. Experiments show that in most cases the slicing overhead with our in-place slicing strategy would be less than the cotengra, which is the most used graph path optimization software at present. Finally, the resulting simulation time is reduced to 96.1s for the Sycamore quantum processor RQC, with a sustainable single-precision performance of 308.6Pflops using over 41M cores to generate 1M correlated samples, which is more than 5 times performance improvement compared to 60.4 Pflops in 2021 Gordon Bell Prize work.


翻译:高性能量子电路经典模拟器,特别是张量网络收缩算法,已成为验证含噪量子计算的重要工具。为解决内存限制问题,切片技术被用于降低张量维度,但这可能导致额外计算开销,严重拖慢整体性能。本文提出新颖的基于生命周期的方法以降低切片开销并提升计算效率,包括一种处理切片开销的解释方法、一种寻找最小切片集的原位切片策略,以及一种针对神威架构定制的自适应张量网络收缩路径优化器。实验表明,在大多数情况下,我们的原位切片策略的切片开销低于当前最常用的图路径优化软件cotengra。最终,在Sycamore量子处理器RQC上,模拟时间缩短至96.1秒,并使用超过4100万核生成100万相关样本,实现了308.6 Pflops的可持续单精度性能,相比2021年戈登贝尔奖工作的60.4 Pflops提升了5倍以上。

0
下载
关闭预览

相关内容

High Performance Computing. For example, IBM's Blue Gene
NISQ量子计算机上蛋白质-配体相互作用的大尺度模拟
专知会员服务
5+阅读 · 2022年8月3日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
18+阅读 · 2021年8月4日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
OpenAI官方发布:强化学习中的关键论文
专知
14+阅读 · 2018年12月12日
资源|斯坦福课程:深度学习理论!
全球人工智能
17+阅读 · 2017年11月9日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月15日
Arxiv
1+阅读 · 2023年5月14日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月12日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
OpenAI官方发布:强化学习中的关键论文
专知
14+阅读 · 2018年12月12日
资源|斯坦福课程:深度学习理论!
全球人工智能
17+阅读 · 2017年11月9日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员