問：此次“超大規(guī)模量子隨機電路實時模擬”（SWQSIM）應(yīng)用一舉打破谷歌當年提出的所謂“量子霸權(quán)”，請問團隊為什么會想到去做這樣一個模擬？

   郭楚：從硬件上來說，我們研發(fā)新一代神威超算的目的，就是為了支持高性能計算，通過數(shù)千萬核的并行，以及每秒數(shù)百億次的計算性能，將很多原本很難解決的問題快速求解出來。

   當然，這么大規(guī)模的并行計算，在實踐過程中會有很多實際困難，其中最重要的是計算不僅要高效，更要準確，任何一個節(jié)點的計算錯誤都可能對最終計算結(jié)果造成致命的影響。為了實現(xiàn)又快又準，我們在前期做了大量可靠性測試準備，以保證新一代神威超算在關(guān)鍵時刻不掉鏈子。

   另外，我們還需要考慮長時間、高強度整機運行時的能耗及散熱問題。從軟件上來說，由于神威系列完全是自主研發(fā)的，所以軟件一系列基礎(chǔ)庫需要根據(jù)芯片的特色定制優(yōu)化，這樣一來才能最大程度地發(fā)揮出硬件的潛力。

   在這方面我們前期已經(jīng)做了很多準備工作，比如自主研制高效基礎(chǔ)現(xiàn)行代數(shù)庫，包括矩陣乘法等。同時，我們也提供了多層次數(shù)據(jù)交互軟件接口，以最大程度緩解數(shù)據(jù)方程強度問題。

   這些基礎(chǔ)科學計算軟件也是和國內(nèi)眾多單位聯(lián)合完成的，包括清華大學、中科院軟件研究所和國家超算無錫中心等。事實上，正是由于在這些基礎(chǔ)軟件庫上的充分準備，才使我們能在較短的時間內(nèi)，在量子計算模擬這個較為新穎的領(lǐng)域做出世界領(lǐng)先的計算成果。

   問：在付諸于實操之前，針對這項應(yīng)用團隊分別在軟件和硬件上做了哪些具體準備？

   郭楚：模擬“量子霸權(quán)”的項目始于2020年初。當時我們正與上海量子科學研究中心開展交流，他們正在進行“祖沖之”號量子計算機的研發(fā)，而我們這一次獲獎團隊中的兩位成員正是來自上海量子科學研究中心，他們負責“祖沖之”號的算法設(shè)計和經(jīng)典驗證。討論之后，我們決定共同開展這個項目。

   項目剛開始時，我們給自己定的目標之一是把模擬谷歌“懸鈴木”量子計算芯片的時間縮短到200秒以內(nèi)。后來在實現(xiàn)過程中遇到了很多困難，我們也陸續(xù)克服了這些困難，最終，我們的計算時間是304秒，達到了世界領(lǐng)先水平，但這離我們預期還有一些差距。這一量子經(jīng)典計算的性能之爭，也是這個問題本身科學性的體現(xiàn)，這種競爭可以將兩個領(lǐng)域的技術(shù)都推向極致，無論是對于量子計算還是經(jīng)典高性能計算，都會有很大的促進作用。

   我們也了解到，在“懸鈴木”和“祖沖之”號這些量子計算芯片研發(fā)測試中，經(jīng)典驗證是芯片迭代過程中的短板，往往量子計算芯片在短時間內(nèi)會采集到大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)則需要通過經(jīng)典計算機進行驗算，才可以用來刻畫當前量子芯片的性能參數(shù)。我們也希望通過新一代神威超算提供的高性能計算來彌補這一短板，從而加速新一代量子計算芯片的研發(fā)�！�