模拟|被美日长期垄断的超算最高奖，中国团队再次夺得

来源：微信公众号“学校共青团”（ID：tzyxxb）综合整理自微信公众号“科技日报”（ID：kjrbwx）、“AI科技评论”（ID：aitechtalk）
近日，科技日报采访人员从国家超算无锡中心获悉，在当地时间11月18日下午，在美国密苏里州圣路易斯举行的全球超级计算大会（SC21）上，国际计算机协会（ACM）将2021年度“戈登贝尔奖”授予中国超算应用团队。这是我国联合科研团队基于新一代神威超级计算机的应用“超大规模量子随机电路实时模拟”（SWQSIM）而获此殊荣。

文章插图

设立于1987年的“戈登贝尔奖”是国际上高性能计算应用领域的最高学术奖项，主要颁发给高性能应用领域最杰出成就，被称为“超算领域的诺贝尔奖”。在2016年之前，美国、日本曾垄断该奖项长达近30年。
据了解，ACM 旨在跟踪并行计算随时间的进展，特别强调将高性能计算应用于科学、工程和大规模数据分析领域的创新奖励。今年的戈登贝尔奖决赛有6个项目，涉及量子计算、分子动力学、光谱学及核聚变等多个领域。

文章插图

该团队在新一代神威超级计算机上进行 RQC（随机量子电路）高性能实时模拟，可扩展到4200万个核心，FP32 单精度性能可达120亿亿次，混合精度性能可达440亿亿次。并且，传统超级计算机需要1万年才能完成的运算，现在他们仅用304秒即可完成。
值得一提的是，该获奖团队由来自之江实验室、国家超级计算无锡中心、清华大学、上海量子科学研究中心等单位的14位研究人员组成。其中，国家超级计算无锡中心副主任付昊桓，已是第三次摘得戈登贝尔奖，他曾于2016年和2017年蝉联这一超算领域最高奖项。

文章插图

图为 2017年戈登贝尔奖颁奖现场
该团队负责人刘鑫介绍，与“悬铃木”200秒完成百万0.2%保真度采样任务相比较，“顶点”需要一万年完成同等复杂度的模拟，SWQSIM则可在304秒以内得到百万更高保真度的关联样本，在一星期内得到同样数量的无关联样本，打破其所宣称的“量子霸权”。
“量子霸权”是一个术语，用于表示量子计算设备可以在合理的时间内解决一些经典计算机无法解决的问题。”刘鑫说。

文章插图

图为团队负责人刘鑫在HPC China 2021作报告
相关专家透露，在团队获得戈登贝尔奖的工作中，我国研究人员引入了一个系统的设计过程，涵盖了模拟所需的算法、并行化和系统架构。另外，使用新一代神威超级计算机，研究团队有效模拟了一个深度为10x10 (1+40+1)随机量子电路。尤其在模拟中，研究团队使用4190万核处理器实现了计算机1.2Eflops单精度或4.4Eflops混合精度性能。
【模拟|被美日长期垄断的超算最高奖，中国团队再次夺得】在刘鑫看来，该软件还可在60小时内完成比“悬铃木”更加复杂的1000多倍的量子电路模拟，实现100~400比特量子电路算法的单振幅和多振幅模拟，为未来量子计算的发展提供了坚实的模拟支撑。
今年，我国共有3项超算应用入围戈登贝尔奖，除获奖团队应用外，另外两项应用分别是“千万核可扩展第一性原理拉曼光谱模拟”和“多架构大规模并行保辛结构电磁全动理学等离子体模拟”，3项应用都曾在此前举行的2021全国高性能计算学术年会（HPC China 2021）上作报告。