经典仿真在量子计算机和算法的设计中至关重要。尽管最近证明了量子霸权 [ 2 ],但当今的量子计算机质量不足以运行和测试许多有趣的算法。即使是未来精确的量子计算机在编写新算法方面也只能提供有限的帮助,因为与仿真器不同,它们提供的有关量子态演变的信息有限。此外,某些算法,特别是用于噪声中等规模量子 (NISQ) 设备 [ 3 ] 的算法,如变分类算法 [ 4 ],只能进行有限的分析处理。因此,经典仿真的价值是不可否认的。研究界需要高级可用工具,这些工具易于部署、提供快速的数值研究并与其他成熟软件集成。然而,经典模拟量子设备的成本呈指数级增长,使得即使是 NISQ 计算机的仿真也非常耗费资源。因此,模拟器必须充分利用经典的高性能计算技术,如多线程和 GPU 并行化,并使用 C 等低级高性能语言编写。这一要求与可用工具的需求相矛盾,非专业程序员和更广泛的量子社区都可以使用这些工具。在此背景下,我们开发了 QuESTlink:一个高性能 Mathematica 软件包,用于数值模拟量子计算机,通过将昂贵的计算转移到运行 QuEST 的远程加速硬件上 [ 5 ]。Mathematica 既是一种语言,也是一种计算工具,在物理学家中广为流传,它提供了一个方便的交互界面(通过笔记本)和一套非常全面和强大的实用程序。虽然最广泛使用的计算工具是量子计算领域中的计算工具,但它仍然是量子计算领域中最受欢迎的工具。
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