Wat is 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. Met de nieuwste generatie hybride kwantumcomputingarchitectuur die beschikbaar is in Azure Quantum, kunt u beginnen met het programmeren van kwantumcomputers door klassieke en kwantuminstructies samen te combineren.

Azure Quantum belichaamt een vooruitziende visie voor hybride kwantumcomputing, waarbij bepaalde architecturen al operationeel zijn, terwijl anderen actief worden ontwikkeld. In dit artikel worden de verschillende benaderingen voor hybride kwantumcomputing beschreven en hoe ze kunnen worden gebruikt om bepaalde problemen te optimaliseren.

Circuits groeperen met batch quantum computing

Met Batch quantum computing kunt u meerdere kwantumcircuits als één taak verzenden naar de kwantumhardware.

Kwantumcircuits worden doorgaans één voor één als één taak naar een kwantumhardwaredoel verzonden. Wanneer de client het resultaat van één circuit ontvangt, wordt het volgende circuit toegevoegd als een nieuwe taak aan de wachtrij. Als u meerdere circuits in één taak batcheert, wordt het wachten tussen taakverzendingen echter geëlimineerd, zodat u meerdere taken sneller kunt uitvoeren. Voorbeelden van problemen die kunnen profiteren van batch quantum-computing zijn het algoritme van Shor en een eenvoudige schatting van de kwantumfase.

Met het batch-computingmodel kunt u ook meerdere vooraf gedefinieerde circuits in één taak batchen. De circuits worden naar de kwantumhardware verzonden zodra het vorige circuit is voltooid, waardoor het wachten tussen taakinzendingen wordt verminderd.

In deze architectuur gaat de status van de qubits verloren tussen elke circuitinzending.

Notitie

Azure Quantum biedt momenteel geen ondersteuning voor batch quantum-computing.

Taken groeperen met sessies

Met sessies kunt u meerdere kwantumcomputingstaken organiseren met de mogelijkheid om klassieke code tussen kwantumtaken uit te voeren. U kunt complexe algoritmen uitvoeren om uw afzonderlijke kwantumcomputingtaken beter te ordenen en bij te houden. Bovendien krijgen taken die zijn gegroepeerd in sessies prioriteit boven niet-sessietaken.

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. Hoewel sessies kortere wachtrijtijden en langere actieve problemen 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).

Zie Aan de slag met sessies voor meer informatie.

Hybride kwantumcomputing uitvoeren

Met hybride kwantumcomputing zijn de klassieke en kwantumarchitecturen nauw gekoppeld, waardoor klassieke berekeningen kunnen worden uitgevoerd terwijl fysieke qubits coherent zijn. Hoewel dit wordt beperkt door de levensduur en foutcorrectie van qubits, kunnen kwantumprogramma's zich van alleen circuits verplaatsen. Programma's kunnen nu algemene programmeerconstructies gebruiken om gemiddelde circuitmetingen uit te voeren, qubits te optimaliseren en opnieuw te gebruiken en in realtime aan te passen aan de QPU. Voorbeelden van scenario's die kunnen profiteren van dit model zijn schatting van adaptieve fasen en machine learning.

Zie Geïntegreerde kwantumcomputing voor meer informatie.

Gedistribueerde kwantumcomputing uitvoeren

In deze architectuur werkt klassieke berekening naast logische qubits. Met volledig geïntegreerde klassieke controle en langere levensduur van logische qubits maakt het gedistribueerde kwantumcomputingmodel realtimeberekeningen mogelijk voor kwantum- en gedistribueerde resources. De klassieke besturingselementen zijn niet langer beperkt tot lussen en bieden scenario's zoals complexe materialenmodellering of de evaluatie van volledige katalytische reacties.

Notitie

Azure Quantum biedt momenteel geen ondersteuning voor gedistribueerde kwantumcomputing.