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富士通宣布成功开发了世界上最快的量子计算机模拟器，能够在一个集群系统上处理36个量子比特的量子电路，该集群系统采用富士通的“富士通超级计算机PRIMEHPC FX 700”，它配备了与世界上最快的超级计算机“富岳”相同的A64FX CPU。
PRIMEHPC FX 700
新开发的量子模拟器可以高速并行执行量子模拟器软件“Qulacs”，在36个量子比特的量子操作中，其性能大约是其他重要量子模拟器的两倍。富士通新的量子模拟器将成为量子计算应用开发的重要桥梁，这些应用预计将在未来几年投入实际使用。
基于这一突破，从2022年4月1日起，富士通和富士胶片株式会社将开始在材料科学领域联合研究量子计算应用。
展望未来，富士通将加快开发量子计算机的努力，目标是到2022年9月开发出40量子比特的模拟器，并与客户在金融和药物发现等领域进行量子应用的联合研发。
富士通首席技术官Vivek Mahajan评论道：“我们现在正站在计算技术新时代的边缘。富士通通过应用其几十年来在计算技术方面积累的世界领先的专业知识，成功开发了世界上最快的量子模拟器，最近我们将这一知识用于与RIKEN合作设计超级计算机“富岳”，该计算机在过去两年中一直是世界上最快的。展望未来，我们的目标是为我们的客户利用这种新的量子模拟器来加速量子应用的发展，并通过解决社会面临的一系列问题，最终为可持续发展的世界做出贡献。”
富士通为富士通PRIMEHPC FX 700上由64个节点组成的集群系统开发了一个并行分布式量子模拟器。
PRIMEHPC FX 700配备了与超级计算机“富岳”相同的A64FX CPU，可以在双精度浮点格式计算中执行3.072万亿次浮点运算(TFLOPS)的理论峰值性能。它还具有32 GB的内存，每秒1024 GB的高带宽，通过InfiniBand连接节点的速度为每秒12.5 GB。
A64FX CPU
新的量子模拟器使用了“Qulacs”，这是大阪大学和QunaSys公司开发的世界上最快的量子模拟器软件之一，当移植到A64FX时，通过使用SVE(可扩展向量扩展)指令同时执行多个计算，内存带宽的性能实现了最大化。
MPI(消息传递接口)支持Qulacs的并行和分布式执行，并通过重叠计算和通信实现最大化网络带宽的数据传输。富士通进一步开发了一种新方法，根据量子电路及其计算的进展，有效地重新排列部署在集群分布式存储器中的量子比特状态，这有助于降低通信成本。新系统还兼容除“Qulacs”之外的其他量子模拟器软件。
量子模拟器软件Qulacs
IBM的Qiskit是量子计算机软件的主要开发工具之一，可用于富士通的量子模拟器，并为量子软件开发人员提供了一个非常方便的开发环境。富士通计划与QunaSys合作，在新的量子模拟器上提供该公司的量子化学计算软件Qamuy，以提供执行各种高速量子化学计算的资源。
此外，富士通和富士胶片将开始在计算化学领域的量子应用的联合研究，以实现创新的材料设计方法。联合研究将使用富士通新开发的量子模拟器，研究和评估分子化学反应计算中量子计算专用的算法。
时间：2022年4月1日至2023年3月31日
目的：量子计算技术在计算化学中的应用
研究内容：分子化学反应中量子计算特定算法的检查和评估等。
角色和责任：
富士通：提供量子模拟器，分析计算结果并检查改进方法
富士胶片：实施量子化学计算，分析计算结果并检查改进方法
展望未来，富士通将努力改进其技术，包括量子门融合技术，该技术能够同时对多个量子门进行计算，以实现更大规模和更高速度的量子模拟器。富士通还计划在2022年9月前开发一个40量子比特的模拟器，用于金融和药物发现领域。富士通将把其在量子模拟器上开发的量子应用积累的知识应用于量子计算机的开发，目的是利用量子技术得到社会问题的早期解决方案。
大阪大学工程科学研究生院高级电子和光学科学系Keisuke Fujii教授评论道：“在量子计算机性能所依赖的量子软件和量子应用的开发中，使用超级计算机的高速模拟器越来越重要。全球开发者使用的开源软件Qulacs和超级计算机‘富岳’的核心技术相结合，实现了世界上最快的量子模拟器，我们相信这将大大加快量子软件的未来发展。”
富士胶片分析技术中心高级研究员Yukihiro Okuno评论道：“量子计算机具有在计算化学领域进行高精度计算的潜力，这是经典计算机无法完成的。富士胶片将进行这项联合研究，作为在材料科学中利用量子计算机的可行性研究。”
参考链接：
https://www.fujitsu.com/global/about/resources/news/press-releases/2022/0330-01.html
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