量子コンピューティングで核物理学の発見を可能にする(Enabling Nuclear Physics Discoveries with Quantum Computing)

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2024-06-24 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

エクサスケールコンピューティングの登場により、科学者はエネルギーや国家安全保障の研究で複雑な計算を行うことができるようになりましたが、いくつかの問題は依然として解決が困難です。これらの問題に対しては、量子コンピュータが解決策となる可能性があります。パシフィックノースウェスト国立研究所のアン・リー氏は量子アルゴリズムの準備と検証に取り組んでおり、彼の開発したソフトウェアNWQ-Simは、量子デバイスと回路をシミュレートします。この研究は、低エネルギー核物理計算のための量子アルゴリズムの検証方法を改善し、将来の量子コンピューターでの使用を可能にするものです。この研究は、オークリッジ国立研究所の量子科学センターによって主に支援されています。

<関連情報>

低エネルギー核状態の深い量子回路シミュレーション Deep quantum circuit simulations of low-energy nuclear states

Ang Li,Alessandro Baroni,Ionel Stetcu & Travis S. Humble
The European Physical Journal A  Published:14 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1140/epja/s10050-024-01286-7

量子コンピューティングで核物理学の発見を可能にする(Enabling Nuclear Physics Discoveries with Quantum Computing)

Abstract

Numerical simulation is an important method for verifying the quantum circuits used to simulate low-energy nuclear states. However, real-world applications of quantum computing for nuclear theory often generate deep quantum circuits that place demanding memory and processing requirements on conventional simulation methods. Here, we present advances in high-performance numerical simulations of deep quantum circuits to efficiently verify the accuracy of low-energy nuclear physics applications. Our approach employs novel methods for accelerating the numerical simulation including management of simulated mid-circuit measurements to verify projection based state preparation circuits. We test these methods across a variety of high-performance computing systems and our results show that circuits up to 21 qubits and more than 115,000,000 gates can be efficiently simulated.

2000原子力放射線一般
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