The quantum supremacy experiment, such as Google Sycamore [Nature \textbf{574}, 505 (2019)], poses great challenge for classical verification due to the exponentially-increasing compute cost. Using a new-generation Sunway supercomputer within $8.5$ days, we provide a direct verification by computing three million exact amplitudes for the experimentally generated bitstrings, obtaining an XEB fidelity of $0.191\%$ (the estimated value is $0.224\%$). The leap of simulation capability is built on a multiple-amplitude tensor network contraction algorithm which systematically exploits the ``classical advantage" (the inherent ``store-and-compute" operation mode of von Neumann machines) of current supercomputers, and a fused tensor network contraction algorithm which drastically increases the compute efficiency on heterogeneous architectures. Our method has a far-reaching impact in solving quantum many-body problems, statistical problems as well as combinatorial optimization problems.


翻译:量子霸权实验,例如谷歌Sycamore [Nature \textbf{574}, 505 (2019)],由于指数级增长的计算成本,对经典验证构成了巨大挑战。使用新一代神威超级计算机,我们在8.5天内通过计算实验生成比特串的三百万个精确振幅,直接完成了验证,获得了0.191%的XEB保真度(估计值为0.224%)。模拟能力的飞跃建立在多重振幅张量网络收缩算法之上,该算法系统地利用了当前超级计算机的“经典优势”(冯·诺依曼机器固有的“存储与计算”操作模式),以及一种融合张量网络收缩算法,显著提高了异构架构上的计算效率。我们的方法在解决量子多体问题、统计问题以及组合优化问题方面具有深远影响。

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