Explorando as Possibilidades de Otimização da Simulação de Algoritmos Quânticos no VPE-qGM

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Maron, Adriano Kurz
• Orientador(a): Reiser, Renata Hax Sander
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Computação
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Computação; Simulação quântica paralela; Programação em GPU; Processos quânticos; Parallel quantum simulation; VPE-qGM environment; GPU programming; Quantum process
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/5479

A simulação de algoritmos quânticos a partir de computadores clássicos consiste em uma metodologia de estudo, desenvolvimento e validação que busca complementar a abordagem te orica aplicada nos estágios iniciais de construção dos algoritmos em questão. Entretanto, tal simulação é caracterizada por um elevado custo de processamento e armazenamento, exigindo recursos computacionais em larga escala. Visando a obtenção de soluções para uma simulação mais e ciente, este trabalho propõe uma metodologia de desenvolvimento caracterizada por duas etapas principais: (i) estudo teórico e implementação sequencial das abstrações de Processos Quânticos e Processos Quânticos Parciais de finidos no modelo qGM, visando a redução no consumo de memória associado à transformações quânticas multidimensionais; (ii) implementação paralela dessas abstrações para correspondente execução sobre a arquitetura massivamente paralela das GPUs. Os resultados obtidos neste trabalho contemplam a simulação sequencial de transformações quânticas controladas de até 24 qubits. No âmbito da simulação paralela, transformações Hadamard de até 20 qubits foram simuladas com speedup de 185 sobre uma simulação distribuída com 8 cores, caracterizando uma excelente melhora de desempenho no ambiente VPE-qGM com relação a suas limitações anteriores. Este trabalho estabelece as diretrizes para o desenvolvimento de extensões da biblioteca de simulação do ambiente e das capacidades de simulação paralela para transformações quânticas controladas e operações de medida.