Цель статьи заключается в рассмотрении особенностей и перспектив реализации параллельного компактного моделирования квантовых схем. Материалы и методы исследования – модели, методы, алгоритмы и процедуры параллельного синтеза и анализа специализированных логических схем, численные методы решения алгебраических уравнений, группировка, сравнение, абстракция, дедукция. Результаты: в статье описывается подход к параллельному компактному моделированию квантовых схем, который основан на моделировании равномерно-структурированных гамильтонианов. Отдельный акцент в процессе исследования сделан на изучении того, каким образом параллелизм может ускорить квантовое моделирование. В частности, рассмотрен параллельный квантовый алгоритм для моделирования динамики большого класса гамильтонианов. Кроме того, освещены общие вычислительные аспекты параллелизации с выделением особенностей компактного формата вычислений, который предполагает хранение и вычисление только ненулевых элементов для повышения эффективности моделирования. Для достижения максимальной пропускной способности ввода-вывода предложена техника управления памятью на основе наложения. Отдельный акцент сделан на методах оптимизации параллелизма для ускорения компактного моделирования квантовых схем. Выводы: стратегия параллельной декомпозиции задач для межзатворных и внутризатворных операций на основе разделенных блоков данных открывает дополнительные возможности оптимизации для моделирования квантовых схем.

The aim of the article is to consider the peculiarities and prospects of realization of parallel compact modeling of quantum circuits. Material and methods of research – models, methods, algorithms and procedures of parallel synthesis and analysis of specialized logic circuits, numerical methods of solving algebraic equations, grouping, comparison, abstraction, deduction. Results: the paper describes an approach to parallel compact modeling of quantum circuits, which is based on modeling of uniformly structured Hamiltonians. A particular focus of the research process is to investigate how parallelism can accelerate quantum simulations. In particular, we consider a parallel quantum algorithm for modeling the dynamics of a large class of Hamiltonians. In addition, general computational aspects of parallelization are highlighted, highlighting the features of a compact computation format that involves storing and computing only non-zero elements to improve simulation efficiency. An overlay-based memory management technique is proposed to maximize I/O throughput. Separate emphasis is placed on parallelism optimization techniques to accelerate compact simulation of quantum circuits. Conclusions: a parallel task decomposition strategy for inter-gate and intra-gate operations based on separated data blocks opens up additional optimization opportunities for quantum circuit simulations.