ハイブリッド量子コンピューティング

ハイブリッド量子コンピューティング とは、従来のコンピューターと量子コンピューターが連携して問題を解決するためのプロセスとアーキテクチャを指します。 従来のコンピューターは、量子コンピューティングで量子ゲートの定義、量子コンピューターの構成の制御、ジョブの送信、量子コンピューターからの結果の処理に常に使用されてきました。 Azure Quantum の統合ハイブリッドで利用できる最新世代のハイブリッド量子コンピューティング アーキテクチャを使用すると、従来の命令と量子命令を組み合わせて量子コンピューターのプログラミングを開始できます。

ハイブリッド量子コンピューティング アーキテクチャ

量子テクノロジの進化と進歩に伴い、古典的プロセスと量子プロセスの統合がますます進みます。 Microsoft は、各アーキテクチャとその利点を理解するための正確な分類を開発しました。

Architecture	説明
バッチ量子コンピューティング	ローカル クライアントは回線を定義し、その結果をクライアントに返す量子処理装置 (QPU) にジョブとして送信します。 ただし、複数の回線を 1 つのジョブにバッチ処理すると、ジョブの送信間の待機がなくなり、複数のジョブをより高速に実行できます。 バッチ量子コンピューティングを利用できる問題の例としては、Shor のアルゴリズムと単純な量子位相推定があります。
対話型量子コンピューティング (セッション)	このモデルでは、クライアント コンピューティング リソースがクラウドに移動され、待機時間が短くなり、異なるパラメーターで量子回路が繰り返し実行されます。 ジョブは論理的に 1 つのセッションにグループ化でき、セッション以外のジョブよりも優先順位を付けることができます。 セッションではキュー時間が短くなり、実行時間の長い問題が発生しますが、量子ビットの状態は各イテレーションの間に保持されません。 このアプローチを使用できる問題の例として、 Variational Quantum Eigensolvers (VQE) と Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA) があります。
統合量子コンピューティング	統合量子コンピューティングを使用すると、古典的アーキテクチャと量子アーキテクチャが密に結合され、物理量子ビットがコヒーレントである間に古典的な計算を実行できます。 量子ビットの寿命と誤差の修正によって制限されますが、これにより、量子プログラムは単なる回路から離れて移動できます。 プログラムでは、一般的なプログラミングコンストラクトを使用して、中間回路の測定を実行し、量子ビットを最適化して再利用し、QPU にリアルタイムで適応できるようになりました。 このモデルを利用できるシナリオの例として、アダプティブ フェーズ推定と機械学習があります。
分散量子コンピューティング	このアーキテクチャでは、古典的な計算が論理量子ビットと共に動作します。 論理量子ビットによって提供される長いコヒーレンス時間により、異種クラウド リソース間で複雑で分散された計算が可能になります。 多数の量子ビットで構成される QPU と組み合わせて、商用アプリケーションに役立つ完全触媒反応の評価や、炭素キャプチャや新薬の発見など人類が直面する最も困難な問題の評価などの問題を解決するために、このアーキテクチャが使用されることを期待できます。