Apa itu komputasi kuantum hibrid?

komputasi kuantum Hibrid mengacu pada proses dan arsitektur komputer klasik dan komputer kuantum yang bekerja sama untuk menyelesaikan masalah. Dengan arsitektur komputasi kuantum hibrid generasi terbaru yang tersedia di Azure Quantum Anda dapat mulai memprogram komputer kuantum dengan mencampur instruksi klasik dan kuantum bersama-sama.

Azure Quantum mewujudkan visi berwawasan ke depan untuk komputasi kuantum hibrid, di mana arsitektur tertentu sudah beroperasi, sementara yang lain secara aktif sedang dikembangkan. Artikel ini menjelaskan berbagai pendekatan untuk komputasi kuantum hibrid dan bagaimana mereka dapat digunakan untuk mengoptimalkan masalah tertentu.

Mengelompokkan sirkuit dengan komputasi kuantum batch

Komputasi kuantum batch memungkinkan Anda mengirimkan beberapa sirkuit kuantum sebagai satu pekerjaan ke perangkat keras kuantum.

Biasanya, sirkuit kuantum dikirim satu per satu sebagai pekerjaan tunggal ke target perangkat keras kuantum. Ketika klien menerima hasil dari satu sirkuit, sirkuit berikutnya ditambahkan sebagai pekerjaan baru ke antrean. Batching beberapa sirkuit ke dalam satu pekerjaan menghilangkan waktu tunggu antara pengiriman pekerjaan dan memungkinkan Anda untuk menjalankan beberapa pekerjaan lebih cepat. Contoh masalah yang dapat memanfaatkan komputasi kuantum batch termasuk algoritma Shor dan estimasi fase kuantum sederhana.

Dengan model komputasi batch, Anda juga dapat mengumpulkan beberapa sirkuit yang telah ditentukan sebelumnya menjadi satu pekerjaan. Sirkuit dikirimkan ke perangkat keras kuantum segera setelah sirkuit sebelumnya selesai, memperpendek waktu tunggu antara pengiriman pekerjaan.

Dalam arsitektur ini, status qubit hilang di antara setiap pengiriman sirkuit.

Nota

Azure Quantum saat ini tidak mendukung komputasi kuantum batch.

Mengelompokkan pekerjaan dengan sesi

Sesi memungkinkan Anda mengatur beberapa pekerjaan komputasi kuantum dengan kemampuan untuk menjalankan kode klasik di antara pekerjaan kuantum. Anda akan dapat menjalankan algoritma kompleks untuk mengatur dan melacak pekerjaan komputasi kuantum individual Anda dengan lebih baik. Selain itu, pekerjaan yang dikelompokkan ke dalam sesi diprioritaskan dibandingkan dengan pekerjaan non-sesi.

Dalam model ini, sumber daya komputasi klien dipindahkan ke cloud, menghasilkan latensi yang lebih rendah dan eksekusi berulang sirkuit kuantum dengan parameter yang berbeda. Meskipun sesi memungkinkan waktu antrean yang lebih pendek dan masalah yang berjalan lebih lama, status qubit tidak bertahan di antara setiap perulangan. Contoh masalah yang dapat menggunakan pendekatan ini adalah Variational Quantum Eigensolvers (VQE) dan Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).

Untuk informasi selengkapnya, lihat Mulai dengan sesi.

Menjalankan komputasi kuantum hibrid

Dengan komputasi kuantum hibrid, arsitektur klasik dan kuantum digabungkan erat, memungkinkan komputasi klasik dilakukan sementara qubit fisik koheren. Meskipun dibatasi oleh kehidupan qubit dan koreksi kesalahan, ini memungkinkan program kuantum untuk menjauh dari hanya sirkuit. Program sekarang dapat menggunakan konstruksi pemrograman umum untuk melakukan pengukuran pertengahan sirkuit, mengoptimalkan dan menggunakan kembali qubit, dan beradaptasi secara real-time dengan QPU. Contoh skenario yang dapat memanfaatkan model ini adalah estimasi fase adaptif dan pembelajaran mesin.

Untuk informasi selengkapnya, lihat komputasi kuantum terintegrasi.

Menjalankan komputasi kuantum terdistribusi

Dalam arsitektur ini, komputasi klasik bekerja bersama dengan kubit logis. Dengan kontrol klasik yang terintegrasi penuh, dan kubit logis yang berumur lebih panjang, model komputasi kuantum terdistribusi memungkinkan komputasi real-time di seluruh sumber daya kuantum dan terdistribusi. Kontrol klasik tidak lagi terbatas pada perulangan, dan memungkinkan skenario seperti pemodelan bahan kompleks atau evaluasi reaksi katalitik penuh.

Nota

Azure Quantum saat ini tidak mendukung komputasi kuantum terdistribusi.