Hybride kwantumcomputing

Hybride kwantumcomputing verwijst naar de processen en architectuur van een klassieke computer en een kwantumcomputer die samenwerken om een probleem op te lossen. Klassieke computers zijn altijd gebruikt in kwantumcomputing voor het definiëren van kwantumpoorten, het beheren van de configuratie van de kwantumcomputer, het verzenden van taken en het verwerken van resultaten van de kwantumcomputer. Met de nieuwste generatie hybride kwantumcomputingarchitectuur die beschikbaar is in Azure Quantum, Geïntegreerde hybride, kunt u beginnen met het programmeren van kwantumcomputers door klassieke en kwantuminstructies samen te voegen.

Architecturen voor hybride kwantumcomputing

Naarmate de kwantumtechnologie zich ontwikkelt en zich verder ontwikkelt, worden de klassieke processen en kwantumprocessen steeds meer geïntegreerd. Microsoft heeft een nauwkeurige taxonomie ontwikkeld om inzicht te hebben in elke architectuur en de voordelen ervan.

Architectuur	Description
Batch quantum computing	Lokale clients definiëren circuits en verzenden deze als taken naar de kwantumverwerkingseenheid (QPU), die het resultaat naar de client retourneert. Als u meerdere circuits in één taak batcht, hoeft u echter niet meer te wachten tussen het indienen van taken, zodat u meerdere taken sneller kunt uitvoeren. Voorbeelden van problemen die kunnen profiteren van batchgewijze kwantumcomputing zijn het algoritme van Shor en een eenvoudige schatting van de kwantumfase.
Interactieve kwantumcomputing (sessies)	In dit model wordt de rekenresource van de client verplaatst naar de cloud, wat resulteert in een lagere latentie en herhaalde uitvoering van het kwantumcircuit met verschillende parameters. Taken kunnen logisch worden gegroepeerd in één sessie en prioriteit krijgen boven niet-sessietaken. Hoewel sessies kortere wachtrijtijden en langere uitvoeringsproblemen mogelijk maken, blijven de qubitstatussen niet behouden tussen elke iteratie. Voorbeelden van problemen die deze aanpak kunnen gebruiken, zijn Variational Quantum Eigensolvers (VQE) en Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
Geïntegreerde kwantumcomputing	Met geïntegreerde kwantumcomputing zijn de klassieke en kwantumarchitecturen nauw gekoppeld, waardoor klassieke berekeningen kunnen worden uitgevoerd terwijl fysieke qubits coherent zijn. Hoewel beperkt door qubitlevensduur en foutcorrectie, kunnen kwantumprogramma's zich hierdoor van alleen circuits verplaatsen. Programma's kunnen nu algemene programmeerconstructies gebruiken om metingen in het middencircuit uit te voeren, qubits te optimaliseren en opnieuw te gebruiken, en zich in realtime aan de QPU aan te passen. Voorbeelden van scenario's die van dit model kunnen profiteren, zijn adaptieve faseschatting en machine learning.
Gedistribueerde kwantumcomputing	In deze architectuur werkt klassieke berekening samen met logische qubits. De lange coherentietijd van logische qubits maakt complexe en gedistribueerde berekeningen over heterogene cloudresources mogelijk. In combinatie met een QPU die bestaat uit een groot aantal qubits, kunt u verwachten dat deze architectuur wordt gebruikt om problemen op te lossen, zoals de evaluatie van volledige katalytische reacties die commerciële toepassingen ten goede kunnen komen en de moeilijkste problemen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd, waaronder koolstofopname en detectie van nieuwe geneesmiddelen.