Calcolo quantistico ibrido

Il calcolo quantistico ibrido fa riferimento ai processi e all'architettura di un computer classico e a un computer quantistico che funzionano insieme per risolvere un problema. I computer classici sono sempre stati usati nel calcolo quantistico per definire i cancelli quantistici, controllare la configurazione del computer quantistico, inviare processi e elaborare i risultati dal computer quantistico. Con la generazione più recente dell'architettura di calcolo quantistico ibrido disponibile in Azure Quantum, Ibrido integrato, è possibile avviare la programmazione dei computer quantistici combinando le istruzioni classiche e quantistiche insieme.

Architetture di calcolo quantistico ibrido

Man mano che la tecnologia quantistica evolve e avanza, i processi classici e quantistici diventano sempre più integrati. Microsoft ha sviluppato una tassonomia precisa per comprendere ogni architettura e i relativi vantaggi.

Architettura	Descrizione
Calcolo quantistico batch	I client locali definiscono i circuiti e li inviano come processi all'unità di elaborazione quantistica (QPU), che restituisce il risultato al client. Il batch di più circuiti in un processo, tuttavia, elimina l'attesa tra gli invii di processi, consentendo di eseguire più processi più velocemente. Esempi di problemi che possono sfruttare il calcolo quantistico batch includono l'algoritmo di Shor e la stima della fase quantistica semplice.
Calcolo quantistico interattivo (sessioni)	In questo modello la risorsa di calcolo client viene spostata nel cloud, causando una latenza più bassa e l'esecuzione ripetuta del circuito quantistico con parametri diversi. I processi possono essere raggruppati logicamente in una sessione e con priorità sui processi non sessione. Anche se le sessioni consentono tempi di coda più brevi e problemi di esecuzione più lunghi, gli stati qubit non vengono mantenuti tra ogni iterazione. Esempi di problemi che possono usare questo approccio sono Variational Quantum Eigensolvers (VQE) e Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
Calcolo quantistico integrato	Con il calcolo quantistico integrato, le architetture classiche e quantistiche sono strettamente associate, consentendo l'esecuzione di calcoli classici mentre i qubit fisici sono coerenti. Anche se limitato dalla durata del qubit e dalla correzione degli errori, questo consente ai programmi quantistici di allontanarsi da circuiti semplici. I programmi possono ora usare costrutti di programmazione comuni per eseguire misurazioni di circuito intermedio, ottimizzare e riutilizzare qubit e adattarsi in tempo reale alla QPU. Esempi di scenari che possono sfruttare questo modello sono la stima della fase adattiva e l'apprendimento automatico.
Calcolo quantistico distribuito	In questa architettura, il calcolo classico funziona insieme ai qubit logici. Il tempo di coerenza lungo fornito dai qubit logici consente il calcolo complesso e distribuito tra le risorse cloud eterogene. Abbinato a una QPU composta da un numero elevato di qubit, è possibile prevedere che questa architettura venga usata per risolvere i problemi, ad esempio la valutazione di reazioni catalitiche complete che possono trarre vantaggio da applicazioni commerciali e i problemi più difficili che si riscontrano nell'umanità, tra cui la cattura di carbonio e la scoperta di nuovi farmaci.