记者清华大学获悉，美国时间11月18日下午，超级计算应用领域的最高国际奖项——2021年金钟奖的答案在密苏里州圣路易斯市举行的全球超级计算大会(SC21)上揭晓。中国超级计算应用团队以弥合量子优势差距的成果获得了这一荣誉:利用新的双威超级计算机(简称SWQSIM，“超大规模量子随机电路实时仿真”)实现了随机量子电路的读时仿真。
“戈登·贝尔奖”设立于1987年，是全球高性能计算应用领域的最高学术奖项，被称为“超级计算的诺贝尔奖”。2016年之前，美国和日本已经垄断该奖项近30年。
获奖项目揭晓。本文图片均由清华大学提供。
打破谷歌法国梧桐的量子霸权
“量子霸权”是一个术语，表示量子计算设备在某些应用场景下，可以表现出传统计算机无法比拟的性能优势。比如谷歌2019年开发的sycamore系统，200秒完成百万次量子采样(保真度0.2%)，美国最快的apex超级计算机模拟需要1万年。中国超算团队的这项最新研究实现了近实时的量子模拟，证明了谷歌2019年演示的随机量子电路采样任务并不能真正实现“量子霸权”。
基于新一代神威超级计算机，研究团队开发了量子计算模拟器SWQSIM，提出了张量网络近似最优并行分割收缩方法和混合精度算法，可高效并行扩展至千万级核，提供每秒4400亿次的连续计算性能。是目前世界上超算领域已知的最高混合精度浮点计算性能。与“悬铃木”在200秒内完成100万个保真度为0.2%的采样任务相比，SWQSIM可以在304秒内获得100万个保真度更高的相关样本，在一周内获得相同数量的不相关样本。还能在60小时内完成比“悬铃木”复杂1000倍以上的量子电路模拟，实现100 ~ 400比特量子电路算法的单振幅和多振幅模拟，是未来的量子计算。
铃木量子计算机采样任务的张量网络表达
基于经典计算机的模拟验证是研究和开发噪声量子计算机不可或缺的工具。目前复杂量子电路的保真度还是比较低的。以谷歌的sycamore系统为例。在一百万个样本中，只有大约2000个有效样本能够得到保证。与SWQSIM一样，具有近实时仿真能力的量子电路模拟器也可以为量子计算机的未来发展提供强大的推动力。
清华超算团队获得三项大奖。
获奖团队由14名成员组成，包括、刘鑫、、、宋佳伟、赵、、彭大佳、陈华荣、清华大学、国家超算无锡中心傅浩环、陈德勋、国家超算无锡中心吴、上海量子科学研究中心黄、郭楚。其中刘鑫、傅浩环、郭楚、陈德勋为《通信》合著者。
作为核心成员之一，这是清华超算团队第三次获得该奖项。
在此之前，2016年和2017年，清华超算团队参与大气动力学方程求解器并主导非线性地震模拟工作，高效实现了模型的大规模并行扩展，大幅提升了时间空分辨率和关键现象描述能力，实现了该奖项在中国30年来的零突破和连续获奖。
论文从清华大学了解到，一批年轻的研究人员正从这样的研究项目中成长起来。2016年中国超算应用团队首次获得“戈登·贝尔”奖时，甘霖是这项成果的合著者之一，是当时清华大学计算机系的博士生。在选择就业的关键时期，他毅然决定留在“神威·太湖之光”的应用团队，开创自己的国产超算应用。毕业后继续致力于国产超算的地学应用软件研究，获得清华浪潮计算地学青年人才奖、全国青年岗位专家模型等一系列荣誉，成为国内首位获得IEEE高性能委员会杰出新人奖的青年学者。
吴是今年获奖团队的成员之一，曾经是清华大学地理系的硕士研究生。毕业后到国家超级计算无锡中心工作。2020年起，负责神威平台深度学习框架开发。“在地理系学习期间，系里一直鼓励跨学科，让我可以不断尝试将所学应用到新的领域。”吴对说:
(原标题《打破量子霸权》！中国的团队获得了“金钟奖”，一个超算世界大奖)
