| 摘要 | 第4-5页 |
| abstract | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第13-19页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第13-14页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第14-17页 |
| 1.2.1 量子计算仿真研究现状 | 第14-15页 |
| 1.2.2 大规模集群量子计算仿真研究现状 | 第15-16页 |
| 1.2.3 基于GPU的量子计算仿真研究现状 | 第16页 |
| 1.2.4 基于GPU集群的量子计算仿真研究现状 | 第16-17页 |
| 1.3 主要研究内容 | 第17页 |
| 1.4 论文组织结构 | 第17-19页 |
| 第二章 量子计算仿真及CPU+GPU异构集群相关研究 | 第19-25页 |
| 2.1 量子计算基础知识 | 第19-20页 |
| 2.1.1 量子比特 | 第19页 |
| 2.1.2 量子门和量子算法 | 第19-20页 |
| 2.2 GPU并行计算 | 第20-23页 |
| 2.3 异构集群发展现状 | 第23-24页 |
| 2.3.1 异构集群 | 第23页 |
| 2.3.2 CPU+GPU异构集群 | 第23-24页 |
| 2.4 本章小结 | 第24-25页 |
| 第三章 异构集群环境下量子计算仿真系统设计 | 第25-35页 |
| 3.1 经典计算机的量子计算仿真 | 第25-27页 |
| 3.1.1 单量子比特门 | 第26页 |
| 3.1.2 受控运算门 | 第26-27页 |
| 3.1.3 测量操作 | 第27页 |
| 3.2 异构集群架构设计 | 第27-31页 |
| 3.2.1 异构集群架构设计 | 第27-29页 |
| 3.2.2 CPU+GPU异构集群软件架构 | 第29-30页 |
| 3.2.3 异构集群通信分析 | 第30-31页 |
| 3.3 量子计算仿真平台设计 | 第31-33页 |
| 3.3.1 量子计算仿真平台工作流 | 第31-32页 |
| 3.3.2 量子计算仿真器设计 | 第32-33页 |
| 3.4 仿真通用性分析 | 第33-34页 |
| 3.5 本章小结 | 第34-35页 |
| 第四章 异构集群环境下量子计算仿真的通信优化方法 | 第35-46页 |
| 4.1 量子计算仿真数据依赖分析 | 第35-38页 |
| 4.2 量子计算仿真数据本地化方法 | 第38-40页 |
| 4.3 异构集群环境下的数据传输优化方法 | 第40-45页 |
| 4.3.1 高低位量子比特交换方法 | 第42页 |
| 4.3.2 基于量子线路的量子比特交换方法 | 第42-43页 |
| 4.3.3 量子寄存器初始化优化方法 | 第43-44页 |
| 4.3.4 两种量子比特交换方法理论分析 | 第44-45页 |
| 4.4 本章小结 | 第45-46页 |
| 第五章 异构集群环境下量子计算仿真系统的优化和实验 | 第46-59页 |
| 5.1 CUDA环境下仿真性能优化 | 第46-49页 |
| 5.1.1 量子计算仿真CUDA指令分析和优化 | 第46页 |
| 5.1.2 门到门的仿真(Gate-by-gate) | 第46-47页 |
| 5.1.3 合并量子门仿真(Coalescing-aware) | 第47页 |
| 5.1.4 基于shuffle指令的访存优化 | 第47-49页 |
| 5.2 异构集群环境下的实验及性能分析 | 第49-58页 |
| 5.2.1 实验环境 | 第49-50页 |
| 5.2.2 重排序及量子寄存器初始化优化方法实验验证 | 第50-51页 |
| 5.2.3 量子比特交换方法实验对比和分析 | 第51-52页 |
| 5.2.4 基于Shuffle指令的访存优化方法实验 | 第52-55页 |
| 5.2.5 仿真平台性能分析 | 第55-58页 |
| 5.3 本章小结 | 第58-59页 |
| 第六章 总结与展望 | 第59-61页 |
| 6.1 研究工作总结 | 第59页 |
| 6.2 下一步工作展望 | 第59-61页 |
| 参考文献 | 第61-65页 |
| 致谢 | 第65-66页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第66页 |
