量子物理
[提交于 2025年3月1日
]
标题: PIMutation:探索PIM架构在量子电路模拟中的潜力
标题: PIMutation: Exploring the Potential of PIM Architecture for Quantum Circuit Simulation
摘要: 量子电路模拟对于验证真实量子设备上的量子算法至关重要。然而,此类模拟的内存需求随着量子程序中涉及的量子比特数呈指数级增长。此外,量子电路模拟中的大量计算会导致低局部性数据访问,因为它们需要在整个全状态向量表上进行广泛的计算。这些特性导致了CPU和主存之间数据传输时出现显著的延迟和能耗开销。处理近内存(PIM)技术将计算逻辑集成到DRAM银行附近,可能为解决这些问题提供了一种有前景的方案。本文介绍了PIMutation(用于量子电路模拟的PIM框架),以实现快速且节能的量子电路模拟。PIMutation首次尝试利用UPMEM(一种公开可用的PIM集成DIMM)来实现量子电路模拟。PIMutation结合了三种优化策略来克服使用真实PIM系统进行量子电路模拟的开销:(i)门合并,(ii)行交换,以及(iii)向量分区。我们的评估表明,在16个和32个量子比特基准测试中,与QuEST CPU模拟器相比,PIMutation分别实现了平均2.99倍和16.51倍的速度提升,并分别降低了25.23%和75.29%的能耗。
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