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El equipo chino de «Miles de millones de miles de millones de supercomputadoras analógicas cuánticas» gana el premio Gordon Bell 2021 y otras dos nominaciones-Scientific Exploration-cnBeta.COM

En la conferencia virtual / en persona híbrida SC21 celebrada recientemente, Zhijiang Lab,El equipo de investigación chino de 14 miembros de Tsinghua y Wuxi Supercomputing Center ganó el premio Gordon Bell, el más alto honor en computación de alto rendimiento este año, por simular circuitos cuánticos con el nuevo sistema de exaescala Sunway.

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Se entiende que el PREMIO GORDON BELL, establecido en 1987, es el premio académico más alto en el campo de las aplicaciones informáticas de alto rendimiento en el mundo. Se le llama «el Premio Nobel en el campo de la computación de alto rendimiento» y se otorga principalmente a las aplicaciones de rendimiento. El logro más destacado en el campo, seleccionado y premiado por la ACM cada año, tiene un amplio alcance internacional. El ganador recibirá un premio de 10.000 dólares estadounidenses de manos del pionero de HPC Gordon Bell.

ACM tiene como objetivo «seguir los avances de la computación paralela a lo largo del tiempo, con especial énfasis en la aplicación de la computación de alto rendimiento a las recompensas de la innovación en ciencia, ingeniería y análisis de datos a gran escala». Las finales del Premio Gordon Bell de este año tienen 6 proyectos, que involucran computación cuántica, dinámica molecular, espectroscopia y fusión nuclear y otros campos.

Adjunto: Ganador del premio ACM Gordon Bell 2021

Cerrando la brecha de la “hegemonía cuántica”: uso de la nueva supercomputadora de Sunway para realizar una simulación de circuito cuántico aleatorio

14 investigadores del Laboratorio de Zhejiang, la Universidad de Tsinghua, el Centro Nacional de Alta Computación de Wuxi y el Centro de Investigación de Ciencias Cuánticas de Shanghai utilizaron el nuevo sistema Sunway Exascale a gran escala para realizar simulaciones innovadoras de circuitos cuánticos.

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«Con la declaración de Google sobre la ‘hegemonía cuántica’ en 2019, afirmando que la computadora cuántica superconductora Sycamore es más de mil millones de veces más rápida que Summit, el amanecer de la era cuántica está comenzando a desarrollarse. De manera más positiva», escribieron los investigadores. El equipo de investigación de IBM respondió más tarde que podían completar la simulación en la clásica supercomputadora Summit … en días, no en 10.000 años «.

El equipo utilizó el muestreo de estado cuántico de circuitos cuánticos aleatorios como ejemplo para resolver esta controvertida ventaja cuántica. El simulador de circuito cuántico aleatorio de los investigadores, combinado con las poderosas funciones del sistema de exaescala Sunway, simula un circuito de 10 × 10 (qubit) × (1 + 40 + 1) (profundidad), con un rendimiento sostenido de 12 mil millones de millones de veces. Para cálculos de precisión simple o 44 billones de billones de cálculos de precisión mixta, los investigadores lo llaman «un nuevo hito en la simulación clásica de circuitos cuánticos». Redujeron el tiempo de muestreo analógico de los 10.000 años estimados previamente a 304 segundos.

* La imagen de arriba es proporcionada por el investigador y es el resumen principal de la simulación clásica de circuitos cuánticos aleatorios.El eje X representa el número de qubits; el eje Y representa el espacio de memoria correspondiente requerido; el tamaño del círculo y el rectángulo representa la complejidad / profundidad del circuito.

Nominaciones para el premio ACM Gordon Bell:

Si bien la investigación de simulación cuántica ha ganado premios, las otras cinco nominaciones representan la investigación más profunda sobre algunas de las aplicaciones de investigación más urgentes del mundo.

Anton 3: simulación de dinámica molecular de 20 microsegundos antes del almuerzo

No menos de 67 investigadores participaron en esta investigación y finalmente desarrollaron la supercomputadora de dinámica molecular Anton 3 diseñada y construida por DE Shaw. Los investigadores informan que Anton 3 puede simular un millón de átomos en 512 nodos a una velocidad de 100 microsegundos por día, y la energía por microsegundo simulado es un orden de magnitud menor que la de cualquier otra máquina. Para lograr esta hazaña, implementaron una serie de mejoras de arquitectura y algoritmo, incluida una nueva red personalizada, interacciones emparejadas especializadas con diferentes precisiones y un «método Manhattan» para resolver las interacciones.

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· Simulación de Vlasov en una cuadrícula de 400 billones en la supercomputadora «Fugaku»: la distribución a gran escala de neutrinos en un espacio de fase de seis dimensiones en los remanentes del universo

Los investigadores utilizaron simulaciones a gran escala de neutrinos en reliquias cósmicas, combinadas con simulaciones de N cuerpos de materia oscura fría. Su simulación más grande cubrió 400 billones de cuadrículas y 330 mil millones de cuerpos celestes, «reproduciendo con precisión la dinámica no lineal de los neutrinos en el universo». % escalamiento fuerte.

Simulación de volumen completo de partículas estructuradas simplécticamente con 111,3 billones de partículas y 25,7 mil millones de rejillas en plasma tokamak

Tokamak, un contenedor toroidal que utiliza confinamiento magnético para lograr una fusión nuclear controlada. Más de una docena de investigadores chinos han utilizado el nuevo sistema Sunway para simular el plasma toroidal confinado a todo el volumen del tokamak. Estas simulaciones alcanzaron 111,3 billones de partículas y 25,7 mil millones de cuadrículas, logrando un rendimiento sostenido de más de 201 petaflops de doble precisión, y el recuento de pasos de iteración más rápido alcanzó los 298,2.

Simulación de espectroscopía cuántica Raman Ab Initio del sistema informático de alto rendimiento líder en China

Esta investigación también utiliza el nuevo sistema Shenwei Exascale para llevar la espectroscopia Raman, una huella dactilar estructural, a nuevos límites. Docenas de investigadores chinos explicaron que «la espectroscopia Raman proporciona información química y de composición, que se puede utilizar como huella dactilar estructural de varios materiales. Por lo tanto, la simulación de la espectroscopia Raman, incluido el análisis de perturbaciones cuánticas y los cálculos del estado fundamental, es de gran importancia». La simulación mecánica cuántica completa de los espectros Raman de materiales biológicos ha resultado particularmente difícil. Aquí, los investigadores llevaron a cabo «espectroscopía Raman de sistema biológico real rápido, preciso y masivamente paralelo a todas las simulaciones ab initio», hasta 3006 átomos, 468,5 petaflops para doble precisión y 813,7 petaflops para semiprecisión mixta, lo que muestra «el nuevo potencial de aplicación del método QM en sistemas biológicos «.

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Simulación de la dinámica molecular de mil millones de átomos de carbono en condiciones extremas y en escalas experimentales de tiempo y longitud.

Estos investigadores observaron la fase BC8 de la «búsqueda a largo plazo» de carbono bajo presiones y temperaturas extremas. Con este fin, se ejecutaron en el sistema de la Cumbre de Liderazgo de EE. UU., Pidieron 4.650 nodos en 24 horas y demostraron el «SNAP [分子动力学] Escalabilidad sin precedentes y rendimiento inigualable en el mundo real «. Representa la simulación del tiempo físico en nanosegundos. La simulación ha logrado una eficiencia en paralelo de más del 97% y una potencia de cálculo máxima de 50 petaflops. Simulación de dinámica molecular Según los investigadores, este El récord es de 6,2 millones de pasos atómicos por segundo nodo, o 22,9 veces el récord anterior.