清華超算團(tuán)隊(duì)作為核心成員之一，第三次獲得該獎(jiǎng)。清華團(tuán)隊(duì)的主要貢獻(xiàn)包括研究框架的設(shè)計(jì)和梳理，以及量子電路模擬中復(fù)雜tensor的性能優(yōu)化。

獲獎(jiǎng)項(xiàng)目

研究團(tuán)隊(duì)基于新一代神威超級(jí)計(jì)算機(jī)，研發(fā)了量子計(jì)算模擬器SWQSIM，提出近似最優(yōu)的張量網(wǎng)絡(luò)并行切分和收縮方法及混合精度算法，可高效擴(kuò)展至數(shù)千萬(wàn)核并行規(guī)模，并提供每秒4.4百億億次的持續(xù)計(jì)算性能，是超算領(lǐng)域全世界目前已知的最高混合精度浮點(diǎn)計(jì)算性能。與“懸鈴木”200秒完成0.2%保真度的百萬(wàn)采樣任務(wù)相比較，“頂點(diǎn)”需要一萬(wàn)年完成同等復(fù)雜度的模擬，SWQSIM則可在304秒以內(nèi)得到百萬(wàn)更高保真度的關(guān)聯(lián)樣本，在一星期內(nèi)得到同樣數(shù)量的無(wú)關(guān)聯(lián)樣本，打破其所宣稱的量子霸權(quán)；該軟件還可在60小時(shí)內(nèi)完成比“懸鈴木”更加復(fù)雜的1000多倍的量子電路模擬，實(shí)現(xiàn)100～400比特量子電路算法的單振幅和多振幅模擬，為未來(lái)量子計(jì)算的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的模擬支撐。

付昊桓（左二）與吳汶釗（右一）等團(tuán)隊(duì)成員討論優(yōu)化方案

該工作的共同通信作者，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系教授、國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心副主任付昊桓介紹說(shuō)：“目前的復(fù)雜量子電路，保真度還比較低。以谷歌的懸鈴木系統(tǒng)為例，一百萬(wàn)個(gè)樣本中，僅能保證兩千個(gè)左右的有效樣本。像SWQSIM這樣，具備近實(shí)時(shí)的模擬能力的量子電路模擬器，可以為量子計(jì)算機(jī)未來(lái)的發(fā)展提供強(qiáng)大助力。另外一方面，對(duì)于傳統(tǒng)超算而言，新型量子計(jì)算機(jī)所形成的‘量子霸權(quán)’，就如我們論文里寫到的，是‘他山之石，可以攻玉’。在傳統(tǒng)超算上實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)復(fù)雜度極高的問(wèn)題，觸發(fā)了團(tuán)隊(duì)在算法、并行方法、優(yōu)化方法等等各個(gè)方面的創(chuàng)新。當(dāng)然，我們更看重的，是真正建立了最先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)和最先進(jìn)的超算之間的橋梁，讓它們可以相互促進(jìn)，甚至相互融合。”

吳汶釗表示，此次獲獎(jiǎng)的研究成果，超越了現(xiàn)階段隨機(jī)量子電路模擬的世界最好水平，體現(xiàn)了新一代神威超算的實(shí)力，對(duì)于支持未來(lái)量子系統(tǒng)的研發(fā)，加速實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更實(shí)用的量子計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和過(guò)程具有重要意義。吳汶釗曾是清華大學(xué)地學(xué)系碩士研究生，由付昊桓指導(dǎo)，畢業(yè)后赴國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心工作。自2020年開(kāi)始負(fù)責(zé)神威平臺(tái)深度學(xué)習(xí)框架的開(kāi)發(fā)工作。提及所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用的關(guān)系時(shí)，吳汶釗表示：“在地學(xué)系學(xué)習(xí)期間，系里一直鼓勵(lì)學(xué)科交叉，讓我可以將所學(xué)知識(shí)不斷嘗試運(yùn)用至新的領(lǐng)域中。”

來(lái)源｜清華大學(xué)

供稿 | 地學(xué)系

封面圖 | 靳翔宇

排版 | 牟蕙

編輯 | 陳曉艷 牟蕙 田姬熔 趙姝婧