量子|中国超算再显“神威” 打破“量子霸权”

又一次，中国超算应用团队站在了国际计算应用领域的最高领奖台。
当地时间11月18日下午，超级计算应用领域国际最高奖项——2021年度“戈登·贝尔”奖的谜底在美国密苏里州圣路易斯举行的全球超级计算大会上揭晓，之江实验室牵头的中国超算应用团队，凭借新一代神威超级计算机研发的量子计算模拟器——“超大规模量子随机电路实时模拟”（SWQSIM）获此殊荣。这是继2016年、2017年、2020年之后，中国团队再次在超级计算应用领域登顶。
“造强用弱”局面开始扭转
在互联网上，许多从事超算工作的专业人士，试着用自己的理解来向公众简单通俗地描述这项工作的重要性。这项研究是没有“实体”的，展示出来的只是一个软件，所以它很难像火箭发射或者航天员出舱那样，很直观地展现成就。然而在专业人士看来，它展现了中国在超算应用这个世界前沿科技领域，攀上了一个令人瞩目的高峰。
中国科学院计算技术研究所副所长、研究员包云岗第一时间发文表示祝贺，他说：“超大规模量子随机电路实时模拟应用的获奖，不仅具有科学上的重大意义，同时也展示了中国超级计算机的实力” 。
中国科学院院士、南方科技大学量子科学与工程研究院院长俞大鹏表示， “该团队在算法和超算架构结合中取得了重要突破，不仅为超算界，也为量子计算界带来巨大贡献” 。
中科院物理所固态量子信息与计算实验室主任、研究员范桁认为， “世界最大规模量子随机电路模拟，代表了最先进的量子计算模拟水平，为量子计算机和经典计算机创造了纪录” 。
“戈登·贝尔”奖的高峰，曾被美国和日本牢牢占据长达30年。这个设立于1987年的奖项，主要颁发给高性能计算应用领域最杰出的成就，通常会由当年TOP500排行名列前茅的计算机系统应用获得，美国“泰坦”超级电脑、日本“京”超级计算机上的应用软件都曾获得此奖。
【量子|中国超算再显“神威” 打破“量子霸权”】2016年，中国在“戈登·贝尔”奖上破冰，随后又在2017年、2020年获此殊荣。
2021年，在争夺“戈登·贝尔”奖的6个最后项目里，有一半来自中国，另一半来自美国和日本。除获奖团队应用外，另外两项中国的应用分别是“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” 。
包云岗表示，连续获奖，意味着中国以前在超算领域“造强用弱”的局面开始扭转。
打破“量子霸权”
如果用严谨的语言描述，此次获奖项目是一长串的表述——使用新一代神威超级计算机，实现随机量子电路的实时模拟。
据获奖团队首席、之江实验室智能超算研究中心研究员刘鑫介绍，在这项工作中，研究人员引入了一个系统的设计过程，涵盖了模拟所需的基础算法、并行算法和系统级优化方法。他们基于新一代神威超级计算机，提出近似最优的张量网络并行切分和收缩方法及混合精度算法，可高效扩展至数千万核并行规模，并提供每秒4.4百亿亿次的持续计算性能，是超算领域全世界目前已知的最高混合精度浮点计算性能。
“量子计算是后摩尔时代计算的重要增效途径，是解决大规模科学计算应用的重要手段。量子模拟器作为经典计算和量子计算的桥梁，基于经典计算机实现量子计算的模拟，对下提供量子计算机的正确性验证，对上辅助用户开展量子算法设计，是当前带噪声的量子计算机研发过程中不可或缺的工具。 ”刘鑫说。