Mi a hibrid kvantum-számítástechnika?

A hibrid kvantum-számítástechnika egy klasszikus számítógép és egy kvantumszámítógép folyamatait és architektúráját jelenti, amelyek közösen dolgoznak egy probléma megoldásán. Az Azure Quantumban elérhető hibrid kvantum-számítástechnikai architektúra legújabb generációjával megkezdheti a kvantumszámítógépek programozását a klasszikus és a kvantumutasítások kombinálásával.

Az Azure Quantum előremutató jövőképet biztosít a hibrid kvantum-számítástechnika terén, ahol bizonyos architektúrák már működnek, míg mások aktívan fejlődnek. Ez a cikk a hibrid kvantum-számítástechnika különböző megközelítéseit ismerteti, és azt, hogyan használhatók bizonyos problémák optimalizálására.

Áramkörök csoportosítása kötegelt kvantum-számítástechnikával

A Batch kvantum-számítástechnika lehetővé teszi több kvantumkörök egyetlen feladatként való elküldését a kvantumhardvernek.

A kvantum áramköröket általában egyszerre küldik el feladatként egy kvantumhardver-célnak. Amikor az ügyfél megkapja az egyik kapcsolatcsoport eredményét, a következő kapcsolatcsoport új feladatként lesz hozzáadva az üzenetsorhoz. Ha több kapcsolatcsoportot köt egy feladatba, azzal kiküszöböli a feladatbeküldések közötti várakozást, így több feladat gyorsabban futtatható. A kötegelt kvantum-számítástechnika előnyeit kihasználó problémák közé tartozik például a Shor algoritmusa és az egyszerű kvantumfázis-becslés.

A batch számítástechnikai modellel több előre definiált kapcsolatcsoportot is kötegelhet egy feladatba. A kapcsolatcsoportok az előző kapcsolatcsoport befejezése után azonnal el lesznek küldve a kvantumhardverbe, csökkentve a feladatbeküldések közötti várakozást.

Ebben az architektúrában a qubitek állapota elveszik az egyes kapcsolatcsoportok beküldése között.

Feljegyzés

Az Azure Quantum jelenleg nem támogatja a kötegelt kvantum-számítástechnikát.

Feladatok csoportosítása munkamenetekkel

A munkamenetek lehetővé teszik több kvantum-számítási feladat rendszerezését, amellyel klasszikus kódot futtathat a kvantumfeladatok között. Összetett algoritmusokat futtathat az egyes kvantum-számítási feladatok jobb rendszerezéséhez és nyomon követéséhez. Emellett a munkamenetekbe csoportosított feladatok elsőbbséget jelentenek a nem munkamenet-feladatokkal szemben.

Ebben a modellben az ügyfél számítási erőforrása a felhőbe kerül, ami alacsonyabb késést és a kvantum-kapcsolatcsoport ismétlődő végrehajtását eredményezi különböző paraméterekkel. Bár a munkamenetek rövidebb várakozási időt és hosszabb futási problémákat engedélyeznek, a qubitállapotok nem maradnak meg az egyes iterációk között. Példák az erre a megközelítésre használható problémákra: Variational Quantum Eigensolvers (VQE) és Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).

További információ: Ismerkedés a munkamenetekkel.

Hibrid kvantum-számítástechnika futtatása

A hibrid kvantum-számítástechnika esetében a klasszikus és a kvantumarchitektúra szorosan össze van állítva, lehetővé téve a klasszikus számítások végrehajtását, miközben a fizikai qubitek koherensek. Bár a qubit élettartama és a hibajavítás korlátozza, ez lehetővé teszi, hogy a kvantumprogramok csak a kapcsolatcsoportoktól távolodjanak el. A programok mostantól használhatják a gyakori programozási szerkezeteket a középső áramkörök méréseihez, a qubitek optimalizálásához és újrafelhasználásához, valamint valós időben a QPU-hoz való alkalmazkodáshoz. A modell előnyeit kihasználó forgatókönyvek például az adaptív fázisbecslés és a gépi tanulás.

További információ: Integrált kvantum-számítástechnika.

Elosztott kvantum-számítástechnika futtatása

Ebben az architektúrában a klasszikus számítás a logikai qubitek mellett működik. Teljes mértékben integrált klasszikus vezérléssel és hosszabb élettartamú logikai qubitekkel az elosztott kvantum-számítástechnikai modell valós idejű számításokat tesz lehetővé a kvantum- és elosztott erőforrások között. A klasszikus vezérlők már nem korlátozódnak hurkokra, és lehetővé teszik az olyan forgatókönyveket, mint az összetett anyagok modellezése vagy a teljes katalitikus reakciók kiértékelése.

Feljegyzés

Az Azure Quantum jelenleg nem támogatja az elosztott kvantum-számítástechnikát.