¿Qué es la computación cuántica híbrida?
La computación cuántica híbrida hace referencia a los procesos y la arquitectura de un equipo clásico y un equipo cuántico que trabaja conjuntamente para resolver un problema. Con la última generación de arquitectura de computación cuántica híbrida disponible en Azure Quantum, puede empezar a programar equipos cuánticos mediante la combinación de instrucciones clásicas y cuánticas.
Azure Quantum representa una visión de futuro para la computación cuántica híbrida, donde ciertas arquitecturas ya están operativas, mientras que otras se están desarrollando activamente. En este artículo se describen los distintos enfoques de la computación cuántica híbrida y cómo se pueden usar para optimizar determinados problemas.
Agrupación de circuitos con computación cuántica por lotes
La computación cuántica por lotes permite enviar varios circuitos cuánticos como un único trabajo al hardware cuántico.
Normalmente, los circuitos cuánticos se envían de uno en uno como trabajos únicos a un destino de hardware cuántico. Cuando el cliente recibe el resultado de un circuito, el siguiente circuito se agrega como un nuevo trabajo a la cola. Sin embargo, el procesamiento por lotes de varios circuitos en un trabajo elimina la espera entre envíos de trabajos, lo que le permite ejecutar varios trabajos más rápido. Algunos ejemplos de problemas que pueden aprovechar la computación cuántica por lotes incluyen el algoritmo de Shor y la estimación de fase cuántica simple.
Con el modelo de computación por lotes, también puede procesar por lotes varios circuitos predefinidos en un trabajo. Los circuitos se envían al hardware cuántico tan pronto como se complete el circuito anterior, lo que reduce la espera entre envíos de trabajos.
En esta arquitectura, el estado de los cúbits se pierde entre cada envío de circuito.
Nota:
Actualmente, Azure Quantum no admite la computación cuántica por lotes.
Agrupación de trabajos con sesiones
Las sesiones permiten organizar varios trabajos de computación cuántica con la capacidad de ejecutar código clásico entre trabajos cuánticos. Podrá ejecutar algoritmos complejos para organizar y realizar un seguimiento mejor de los trabajos de computación cuántica individuales. Además, los trabajos agrupados en sesiones tienen prioridad sobre los trabajos que no son de sesión.
En este modelo, el recurso de proceso de cliente se mueve a la nube, lo que da lugar a una menor latencia y a la ejecución repetida del circuito cuántico con distintos parámetros. Aunque las sesiones permiten tiempos de cola más cortos y problemas de ejecución más largos, los estados de cúbit no se conservan entre cada iteración. Algunos ejemplos de problemas que pueden usar este enfoque son Variational Quantum Eigensolvers (VQE) y Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
Para obtener más información, consulte Introducción a las sesiones.
Ejecución de la computación cuántica híbrida
Con la computación cuántica híbrida, las arquitecturas clásicas y cuánticas están estrechamente acopladas, lo que permite realizar cálculos clásicos mientras los cúbits físicos son coherentes. Aunque limitado por la vida de cúbits y la corrección de errores, esto permite que los programas cuánticos se muevan de solo circuitos. Los programas ahora pueden usar construcciones de programación comunes para realizar mediciones de circuito medio, optimizar y reutilizar cúbits, y adaptarse en tiempo real a la QPU. Algunos ejemplos de escenarios que pueden aprovechar este modelo son la estimación de fase adaptable y el aprendizaje automático.
Para más información, consulte Computación cuántica integrada.
Ejecución de la computación cuántica distribuida
En esta arquitectura, el cálculo clásico funciona junto con cúbits lógicos. Con el control clásico totalmente integrado y los cúbits lógicos de larga duración, el modelo de computación cuántica distribuida permite cálculos en tiempo real en recursos cuánticos y distribuidos. Los controles clásicos ya no se limitan a los bucles y permiten escenarios como el modelado de materiales complejos o la evaluación de reacciones catalíticas completas.
Nota:
Actualmente, Azure Quantum no admite la computación cuántica distribuida.