2021年度ACM戈登贝尔奖获奖项目概览

1. 创新性模拟：双威超级计算机与量子电路

• 获奖团队：来自之江实验室、清华大学、无锡国家超级计算中心及上海量子科学研究中心的14名研究员。
• 成果亮点：使用新型双威超级计算机进行大规模量子电路模拟。
• 背景：谷歌于2019年宣布“量子霸权”，提出其超导量子计算机在特定任务上超越传统超级计算机。IBM随后回应，表示可在经典超级计算机上完成类似模拟任务，仅需数日而非数万年。

2. “量子霸权”挑战：经典随机量子电路模拟器

• 技术突破：随机量子电路模拟器结合Sunway exascale系统功能，模拟10×10量子位×(1+40+1)深度的电路。
• 性能指标：实现120亿亿次单精度计算或440亿亿次混合精度计算，大幅缩短模拟采样时间至304秒。

3. 量子模拟与经典计算的融合

• 应用领域：涉及量子计算、分子动力学、光谱学及核聚变等前沿科学。
• 影响：推动量子科技与经典计算领域的创新合作，加速量子技术的实用性发展。

4. 其他获奖项目概览

• Anton 3：D.E. Shaw设计的专用分子动力学超级计算机，实现每天100微秒的模拟速度，显著提升能效。
• “富岳”超级计算机：400万亿网格Vlasov模拟，展现宇宙遗迹中微子的复杂分布，揭示宇宙非线性动力学。
• 托卡马克等离子体模拟：采用新神威系统，模拟托卡马克等离子体，推进核聚变研究。
• 量子拉曼光谱模拟：使用新神威系统，实现生物材料拉曼光谱的全量子力学模拟，开启生物系统量子计算新应用。
• 碳极端条件模拟：在极端条件下观测碳相变化，运用美国领导力峰会系统，展示前所未有的分子动力学模拟能力。

结论

2021年度ACM戈登贝尔奖表彰了在高性能计算应用领域的卓越成就，涵盖了量子计算、分子动力学、光谱学、核聚变等前沿科学研究，展现了超级计算技术在解决复杂科学问题方面的巨大潜力。这些获奖项目不仅推动了科学技术的进步，也为未来创新提供了重要基础。