Collaborative Research: EAGER: QIA: Large Scale QAOA Quantum Simulator

合作研究:EAGER:QIA:大规模 QAOA 量子模拟器

基本信息

  • 批准号:
    2122793
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-10-01 至 2023-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this project is to develop a specialized Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) quantum circuit simulator. QAOA is the most studied quantum optimization algorithm and is considered to be the prime candidate for demonstrating quantum advantage. There is a worldwide race underway amongst top quantum information science researchers to find combinatorial optimization problems and their instances that run efficiently and faster on quantum devices rather than on classical computers. One of the critical bottlenecks is to find circuit parameters faster on a classical computer to accelerate variational quantum-classical frameworks. The expected improvements to the developed simulator will dramatically increase the speed of QAOA simulations by at least one order of magnitude and significantly speed up research done on finding optimal QAOA circuit parameters. As a result, it will help the realization of quantum advantage by US scientists in this highly competitive field of science.The technical goal of this project is to carry out computational and algorithmic investigations in various node elimination methods for tensor contraction in the development of a scalable quantum simulator. The plan is to build upon the success of the combinatorial scientific computing community in developing elimination algorithms for such tasks as minimizing the error and complexity in matrix computations and optimizing the time and space complexity in automatic differentiation, and recent developments in treewidth optimization algorithms. Additionally, in this project, emphasis will be placed on scaling up relevant graph algorithms to achieve acceptable time/quality trade-off for large-scale quantum simulators. Algorithmic and software products of this project will include a specialized QAOA quantum circuit open-source simulator equipped with fast optimization algorithms to accelerate tensor contraction methods. A high-quality simulator that scales to sufficiently large circuits is one of the major bottlenecks in discovering applications for demonstrating quantum advantage.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目的目的是开发专门的量子近似优化算法(QAOA)量子电路模拟器。 QAOA是研究最多的量子优化算法,被认为是证明量子优势的主要候选者。顶级量子信息科学研究人员之间正在进行全球竞赛,以发现组合优化问题及其实例在量子设备上而不是在古典计算机上有效,更快地运行。关键的瓶颈之一是在经典计算机上更快地找到电路参数,以加速变化量子经典框架。对开发的模拟器的预期改进将大大提高QAOA模拟的速度,至少一个数量级,并显着加快了有关找到最佳QAOA电路参数的研究。结果,它将有助于实现美国科学家在这个竞争激烈的科学领域中实现量子优势。该项目的技术目标是在各种节点消除方法中进行计算和算法研究,以在开发可扩展的量子模拟器的开发中进行张量收缩。该计划是基于组合科学计算社区在开发消除算法的成功基础上,诸如将矩阵计算中的误差和复杂性最小化,并优化自动差异化的时间和空间复杂性,以及在树宽优化算法中的最新发展。此外,在此项目中,将重点放在扩展相关的图形算法上,以实现大规模量子模拟器的可接受时间/质量权衡。该项目的算法和软件产品将包括配备快速优化算法的专业QAOA量子电路开源模拟器,以加速张量收缩方法。将扩展到足够大的电路的高质量模拟器是发现证明量子优势的应用的主要瓶颈之一。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响标准通过评估来进行评估。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Constructing Optimal Contraction Trees for Tensor Network Quantum Circuit Simulation
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Ilya Safro其他文献

FAIRLEARN: Configurable and Interpretable Algorithmic Fairness
FAIRLEARN:可配置和可解释的算法公平性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ankit Kulshrestha;Ilya Safro
  • 通讯作者:
    Ilya Safro
Algebraic Distance on Graphs
图上的代数距离
Randomized heuristics for exploiting Jacobian scarcity
利用雅可比稀缺性的随机启发式
A Measure of the Connection Strengths between Graph Vertices with Applications
图顶点间连接强度的测量及其应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jie Chen;Ilya Safro
  • 通讯作者:
    Ilya Safro
On Modeling Local Search with Special-Purpose Combinatorial Optimization Hardware
关于使用专用组合优化硬件进行局部搜索建模
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xiaoyuan Liu;Hayato Ushijima;Avradip Mandal;Sarvagya Upadhyay;Ilya Safro;Arnab Roy
  • 通讯作者:
    Arnab Roy

Ilya Safro的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Ilya Safro', 18)}}的其他基金

RAPID: Automated discovery of COVID-19 related hypotheses using publicly available scientific literature
RAPID:使用公开的科学文献自动发现 COVID-19 相关假设
  • 批准号:
    2027864
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: EAGER: QIA: Large Scale QAOA Quantum Simulator
合作研究:EAGER:QIA:大规模 QAOA 量子模拟器
  • 批准号:
    2035606
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Automated discovery of COVID-19 related hypotheses using publicly available scientific literature
RAPID:使用公开的科学文献自动发现 COVID-19 相关假设
  • 批准号:
    2127776
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: SSDIM: Multiscale Methods for Generating Infrastructure Networks
EAGER:SSDIM:生成基础设施网络的多尺度方法
  • 批准号:
    1745300
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: Feedback-based Network Optimization for Smart Cities
EAGER:基于反馈的智慧城市网络优化
  • 批准号:
    1647361
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Fast and Scalable Multigrid Methods for Hypergraph Partitioning Problems
超图分区问题的快速且可扩展的多重网格方法
  • 批准号:
    1522751
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

支持二维毫米波波束扫描的微波/毫米波高集成度天线研究
  • 批准号:
    62371263
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
腙的Heck/脱氮气重排串联反应研究
  • 批准号:
    22301211
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水系锌离子电池协同性能调控及枝晶抑制机理研究
  • 批准号:
    52364038
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于人类血清素神经元报告系统研究TSPYL1突变对婴儿猝死综合征的致病作用及机制
  • 批准号:
    82371176
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
FOXO3 m6A甲基化修饰诱导滋养细胞衰老效应在补肾法治疗自然流产中的机制研究
  • 批准号:
    82305286
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: EAGER: The next crisis for coral reefs is how to study vanishing coral species; AUVs equipped with AI may be the only tool for the job
合作研究:EAGER:珊瑚礁的下一个危机是如何研究正在消失的珊瑚物种;
  • 批准号:
    2333604
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER/Collaborative Research: An LLM-Powered Framework for G-Code Comprehension and Retrieval
EAGER/协作研究:LLM 支持的 G 代码理解和检索框架
  • 批准号:
    2347624
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER/Collaborative Research: Revealing the Physical Mechanisms Underlying the Extraordinary Stability of Flying Insects
EAGER/合作研究:揭示飞行昆虫非凡稳定性的物理机制
  • 批准号:
    2344215
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: EAGER: Designing Nanomaterials to Reveal the Mechanism of Single Nanoparticle Photoemission Intermittency
合作研究:EAGER:设计纳米材料揭示单纳米粒子光电发射间歇性机制
  • 批准号:
    2345581
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: EAGER: Designing Nanomaterials to Reveal the Mechanism of Single Nanoparticle Photoemission Intermittency
合作研究:EAGER:设计纳米材料揭示单纳米粒子光电发射间歇性机制
  • 批准号:
    2345582
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 10万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了