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. Los equipos clásicos siempre se han usado en la computación cuántica para definir puertas cuánticas, controlar la configuración del equipo cuántico, enviar trabajos y procesar los resultados del equipo cuántico. Con la última generación de arquitectura de computación cuántica híbrida disponible en Azure Quantum, Hybrid integrado, puede empezar a programar equipos cuánticos mediante la combinación de instrucciones clásicas y cuánticas.

Arquitecturas de computación cuántica híbrida

A medida que la tecnología cuántica evoluciona y avanza, los procesos clásicos y cuánticos se vuelven cada vez más integrados. Microsoft ha desarrollado una taxonomía precisa para comprender cada arquitectura y sus ventajas.

Architecture	Descripción
Computación cuántica por lotes	Los clientes locales definen circuitos y los envían como trabajos a la unidad de procesamiento cuántico (QPU), que devuelve el resultado al cliente. 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.
Computación cuántica interactiva (sesiones)	En este modelo, el recurso de proceso de cliente se mueve a la nube, lo que reduce la latencia y la ejecución repetida del circuito cuántico con distintos parámetros. Los trabajos se pueden agrupar lógicamente en una sesión y priorizar los trabajos que no son de sesión. 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).
Computación cuántica integrada	Con la computación cuántica integrada, 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 desplacen 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.
Computación cuántica distribuida	En esta arquitectura, el cálculo clásico funciona junto con cúbits lógicos. El tiempo de coherencia largo proporcionado por cúbits lógicos permite cálculos complejos y distribuidos en recursos heterogéneos en la nube. Emparejado con una QPU compuesta por un gran número de cúbits, puede esperar que esta arquitectura se use para resolver problemas como la evaluación de reacciones catalíticas completas que pueden beneficiar a las aplicaciones comerciales y los problemas más difíciles a los que se enfrentan la humanidad, incluida la captura de carbono y el descubrimiento de nuevos medicamentos.