Co je hybridní kvantové výpočty?
Hybridní kvantové výpočty odkazují na procesy a architekturu klasického počítače a kvantového počítače, který spolupracuje na řešení problému. S nejnovější generací hybridní architektury kvantového computingu, která je k dispozici v Azure Quantum, můžete začít s programováním kvantových počítačů tím, že budete kombinovat klasické a kvantové instrukce.
Azure Quantum představuje vizi pro hybridní kvantové výpočty, ve které jsou některé architektury již funkční, zatímco jiné se aktivně vyvíjejí. Tento článek popisuje různé přístupy k hybridním kvantovým výpočtům a způsob jejich použití k optimalizaci určitých problémů.
Seskupení obvodů pomocí dávkového kvantového computingu
Dávkové kvantové výpočty umožňují odeslat do kvantového hardwaru několik kvantových obvodů jako jednu úlohu.
Kvantové okruhy se obvykle posílají po jednom jako jednotlivé úlohy do cílového kvantového hardwaru. Když klient obdrží výsledek jednoho okruhu, další okruh se přidá jako nová úloha do fronty. Dávkování více okruhů do jedné úlohy ale eliminuje čekání mezi odesláními úloh, což umožňuje rychlejší spouštění více úloh. Mezi příklady problémů, které můžou využít dávkové kvantové výpočty, patří Shorův algoritmus a jednoduchý odhad kvantové fáze.
Pomocí modelu dávkového computingu můžete do jedné úlohy také dávkot několik předdefinovaných okruhů. Okruhy se po dokončení předchozího okruhu odesílají do kvantového hardwaru a snižují čekání mezi odesláními úloh.
V této architektuře dojde ke ztrátě stavu qubitů mezi odesláním každého okruhu.
Poznámka:
Azure Quantum v současné době nepodporuje dávkové kvantové výpočty.
Seskupování úloh pomocí relací
Relace umožňují uspořádat několik úloh kvantového computingu s možností spouštění klasického kódu mezi kvantovými úlohami. Budete moct spouštět složité algoritmy, abyste mohli lépe organizovat a sledovat jednotlivé úlohy kvantového computingu. Navíc úlohy seskupené v relacích mají přednost před úlohami, které nejsou relacemi.
V tomto modelu se výpočetní prostředek klienta přesune do cloudu, což vede k nižší latenci a opakovanému spuštění kvantového okruhu s různými parametry. I když relace umožňují kratší dobu fronty a delší problémy se spouštěním, stavy qubitů se mezi jednotlivými iteracemi neuchovávají. Příklady problémů, které můžou tento přístup použít, jsou Variational Quantum Eigensolvers (VQE) a Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
Další informace najdete v tématu Začínáme s relacemi.
Spouštění hybridních kvantových výpočtů
Díky hybridním kvantovým výpočtům jsou klasické a kvantové architektury úzce propojené, což umožňuje provádět klasické výpočty, zatímco fyzické qubity jsou koherentní. I když je to omezené životností qubitu a opravou chyb, umožní to kvantovým programům odcházet od jen okruhů. Programy teď můžou pomocí běžných programovacích konstruktorů provádět měření středního okruhu, optimalizovat a opakovaně používat qubity a přizpůsobovat se QPU v reálném čase. Příklady scénářů, které můžou tento model využít, jsou adaptivní odhad fází a strojové učení.
Další informace najdete v tématu Integrované kvantové výpočty.
Spouštění distribuovaných kvantových výpočtů
V této architektuře funguje klasické výpočty společně s logickými qubity. S plně integrovaným klasickým řízením a delšími logickými qubity umožňuje distribuovaný model kvantového computingu výpočty v reálném čase napříč kvantovými a distribuovanými prostředky. Klasické ovládací prvky už nejsou omezené na smyčky a umožňují scénáře, jako je modelování složitých materiálů nebo vyhodnocení úplných katalytických reakcí.
Poznámka:
Azure Quantum v současné době nepodporuje distribuované kvantové výpočty.