問：此次“超大規(guī)模量子隨機(jī)電路實(shí)時(shí)模擬”（SWQSIM）應(yīng)用一舉打破谷歌當(dāng)年提出的所謂“量子霸權(quán)”，請(qǐng)問團(tuán)隊(duì)為什么會(huì)想到去做這樣一個(gè)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(jì)算，通過數(shù)千萬核的并行，以及每秒數(shù)百億次的計(jì)算性能，將很多原本很難解決的問題快速求解出來。

   當(dāng)然，這么大規(guī)模的并行計(jì)算，在實(shí)踐過程中會(huì)有很多實(shí)際困難，其中最重要的是計(jì)算不僅要高效，更要準(zhǔn)確，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算錯(cuò)誤都可能對(duì)最終計(jì)算結(jié)果造成致命的影響。為了實(shí)現(xiàn)又快又準(zhǔn)，我們?cè)谇捌谧隽舜罅靠煽啃詼y試準(zhǔn)備，以保證新一代神威超算在關(guān)鍵時(shí)刻不掉鏈子。

   另外，我們還需要考慮長時(shí)間、高強(qiáng)度整機(jī)運(yùn)行時(shí)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(zhǔn)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(shí)，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(qiáng)度問題。

   這些基礎(chǔ)科學(xué)計(jì)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(xué)、中科院軟件研究所和國家超算無錫中心等。事實(shí)上，正是由于在這些基礎(chǔ)軟件庫上的充分準(zhǔn)備，才使我們能在較短的時(shí)間內(nèi)，在量子計(jì)算模擬這個(gè)較為新穎的領(lǐng)域做出世界領(lǐng)先的計(jì)算成果。

   問：在付諸于實(shí)操之前，針對(duì)這項(xiàng)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)分別在軟件和硬件上做了哪些具體準(zhǔn)備？

   郭楚：模擬“量子霸權(quán)”的項(xiàng)目始于2020年初。當(dāng)時(shí)我們正與上海量子科學(xué)研究中心開展交流，他們正在進(jìn)行“祖沖之”號(hào)量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)，而我們這一次獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)中的兩位成員正是來自上海量子科學(xué)研究中心，他們負(fù)責(zé)“祖沖之”號(hào)的算法設(shè)計(jì)和經(jīng)典驗(yàn)證。討論之后，我們決定共同開展這個(gè)項(xiàng)目。

   項(xiàng)目剛開始時(shí)，我們給自己定的目標(biāo)之一是把模擬谷歌“懸鈴木”量子計(jì)算芯片的時(shí)間縮短到200秒以內(nèi)。后來在實(shí)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(jì)算時(shí)間是304秒，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，但這離我們預(yù)期還有一些差距。這一量子經(jīng)典計(jì)算的性能之爭，也是這個(gè)問題本身科學(xué)性的體現(xiàn)，這種競爭可以將兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)都推向極致，無論是對(duì)于量子計(jì)算還是經(jīng)典高性能計(jì)算，都會(huì)有很大的促進(jìn)作用。

   我們也了解到，在“懸鈴木”和“祖沖之”號(hào)這些量子計(jì)算芯片研發(fā)測試中，經(jīng)典驗(yàn)證是芯片迭代過程中的短板，往往量子計(jì)算芯片在短時(shí)間內(nèi)會(huì)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(jì)算機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算，才可以用來刻畫當(dāng)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(jì)算來彌補(bǔ)這一短板，從而加速新一代量子計(jì)算芯片的研發(fā)�！�