Simulations de calcul quantique parallèle via une plateforme d'accélérateur quantique Virtualisation

L'exécution de circuits quantiques est la tâche centrale du calcul quantique. En raison des contraintes quantiques mécaniques inhérentes, les flux de travail en computation quantique impliquent souvent un nombre considérable de mesures indépendantes sur un grand ensemble de circuits quantiques légèrement différents. Ici, nous discutons d'un modèle simple pour paralléliser la simulation de telles exécutions de circuits quantiques, basé sur l'introduction d'un grand ensemble d'unités de traitement quantique virtuelles, mappées sur des nœuds HPC classiques, comme une plateforme de calcul quantique parallèle. Mis en œuvre dans le cadre XACC, le modèle peut facilement tirer parti de ses caractéristiques indépendantes du backend, permettant l'exécution parallèle de circuits quantiques sur tout backend cible pris en charge par XACC. Nous illustrons la performance de cette approche en démontrant un bon évolutivité dans deux problèmes pertinents de science des domaines, à savoir dans le calcul des gradients pour le résolveur quantique variationnel multi-contracté et dans l'apprentissage de circuits quantiques basé sur les données, où nous faisons varier le nombre de qubits et le nombre de couches de circuits. La dernière simulation (classique) utilise la bibliothèque cuQuantum SDK pour s'exécuter efficacement sur des plateformes HPC accélérées par GPU.