We introduce qclab++, a light-weight, fully-templated C++ package for GPU-accelerated quantum circuit simulations. The code offers a high degree of portability as it has no external dependencies and the GPU kernels are generated through OpenMP offloading. qclab++ is designed for performance and numerical stability through highly optimized gate simulation algorithms for 1-qubit, controlled 1-qubit, and 2-qubit gates. Furthermore, we also introduce qclab, a quantum circuit toolbox for Matlab with a syntax that mimics qclab++. This provides users the flexibility and ease of use of a scripting language like Matlab for studying their quantum algorithms, while offering high-performance GPU acceleration when required. As such, the qclab++ library offers a unique combination of features. We compare the CPU simulator in qclab++ with the GPU kernels generated by OpenMP and observe a speedup of over $40\times$. Furthermore, we also compare qclab++ to other circuit simulation packages, such as cirq-qsim and qibo, in a series of benchmarks conducted on NERSC's Perlmutter system and illustrate its competitiveness.


翻译:我们介绍了qclab++,一个轻量级、完全模板化的C++软件包,用于GPU加速的量子电路模拟。该代码具有高度的可移植性,因为它没有外部依赖,并且GPU内核通过OpenMP卸载生成。qclab++通过高度优化的单量子比特、受控单量子比特和双量子比特门模拟算法,实现了高性能和数值稳定性。此外,我们还介绍了qclab,一个用于Matlab的量子电路工具箱,其语法模仿了qclab++。这为用户提供了使用Matlab等脚本语言研究量子算法的灵活性和便利性,同时在需要时提供高性能GPU加速。因此,qclab++库提供了独特的功能组合。我们将qclab++中的CPU模拟器与OpenMP生成的GPU内核进行了比较,观察到了超过$40\times$的加速比。此外,我们还将qclab++与其他电路模拟软件包(如cirq-qsim和qibo)在NERSC的Perlmutter系统上的一系列基准测试中进行了比较,展示了其竞争力。

0
下载
关闭预览

相关内容

MATLAB 是 Matrix Laboratory 的缩写,是一款由美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件。是一种适用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
11+阅读 · 2018年12月4日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
1+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月20日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月19日
Arxiv
26+阅读 · 2020年2月21日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:04
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:59
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
3+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
10+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
6+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
9+阅读 · 7月26日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
1+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员