Otimização de Simulação de Computação Quântica Através da Redução e Decomposição Baseados no Operador Identidade

  • Anderson Avila UFPel
  • Renata Reiser UFPel
  • Maurício Pilla UFPel

Resumo


Um dos maiores obstáculos para a simulação de algoritmos quânticos é o crescimento exponencial nas complexidades espaciais e temporais, especialmente em transformações quânticas densas como o operador Hadamard. Neste trabalho, são introduzidas novas otimizações para a execução de transformações quânticas no ambiente Distributed Geometric Machine (DGM).Ao invés de executá-las em umúnico passo, estas são decompostas e apenas os valores que diferem do operador Identidade são armazenados. Como benchmark, transformações Hadamard foram simuladas com até 28 qubits em uma GPU. Comparando à implementação anterior, os resultados foram 10.829x mais rápidos e permitiram a simulação de um número maior de qubits.

Referências

Avila, A., Schmalfuss, M., Reiser, R., and Pilla, M. (2014a). Distributed simulation of quantum algorithms via GPUs. In Proc. of the XV Symposium on Computational Systems, (WSCAD-WIC), pages 1–12, São José dos Campos. IEEE CPS.

Avila, A., Schmalfuss, M., Reiser, R., Pilla, M., and Maron, A. (2015). Optimizing quantum simulation for heterogeneous computing: a hadamard transformation study. Journal of Physics Conference Series, pages 1–17. submitted.

Avila, A. d., Maron, A., Reiser, R. H. S., Pilla, M., and Yamin, A. (2014b). GPU-aware distributed quantum simulation. In Symposium on Applied Computing, pages 860–865, Gyeongju. Proc. of the 29th ACM Symposium on Applied Computing (SAC).

Gutierrez, E., Romero, S., Trenas, M., and Zapata, E. (2010). Quantum computer simulation using the cuda programming model. Computer Physics Communications, pages 283–300.

Henkel, M. (2010). Quantum computer simulation: New world record on jugene. Available at http://www.hpcwire.com/hpcwire/2010-06-28/ quantum computer simulation new world record on jugene.html (feb. 2013).

Maron, A., A., Reiser, R., Pilla, M., and Yamin, A. (2012). Quantum processes: A new In CLEI interpretation for quantum transformations in the VPE-qGM environment. 2012, pages 1–10. IEEE Computer Society Conference Publishing Services.

Maron, A. K., Reiser, R. H. S., and Pilla, M. L. (2013). Correlations from conjugate and dual intuitionistic fuzzy triangular norms and conorms. In CCGRID 2013 IEEE/ACM International Symposium on Cluster, Cloud and Grid Computing, pages 1–8, NY. IEEE.

Nielsen, M. A. and Chuang, I. L. (2003). Computação Quântica e Informação Quântica. Bookman.

Raedt, K. D., Michielsen, K., Raedt, H. D., Trieu, B., Arnold, G., Richter, M., Lippert, T., Watanabe, H., and Ito, N. (2006). Massive parallel quantum computer simulator. http://arxiv.org/abs/quant-ph/0608239.

Raghuvanshi, A. and Perkowski, M. (2010). Fuzzy quantum circuits to model emotional behaviors of humanoid robots. In Evolutionary Computation (CEC), 2010 IEEE Congress on, pages 1–8.
Publicado
18/10/2015
AVILA, Anderson; REISER, Renata; PILLA, Maurício. Otimização de Simulação de Computação Quântica Através da Redução e Decomposição Baseados no Operador Identidade. In: SIMPÓSIO EM SISTEMAS COMPUTACIONAIS DE ALTO DESEMPENHO (SSCAD), 16. , 2015, Florianópolis. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2015 . p. 204-215. DOI: https://doi.org/10.5753/wscad.2015.14284.