Hybrydowe obliczenia kwantowe

Hybrydowe obliczenia kwantowe odnoszą się do procesów i architektury klasycznego komputera oraz komputera kwantowego współpracującego ze sobą w celu rozwiązania problemu. Klasyczne komputery były zawsze używane w obliczeniach kwantowych do definiowania bram kwantowych, sterowania konfiguracją komputera kwantowego, przesyłania zadań i przetwarzania wyników z komputera kwantowego. Korzystając z najnowszej generacji hybrydowej architektury obliczeniowej kwantowej dostępnej w usłudze Azure Quantum, zintegrowanej hybrydowej hybrydowej, można rozpocząć programowanie komputerów kwantowych przez połączenie klasycznych i kwantowych instrukcji.

Hybrydowe architektury obliczeń kwantowych

W miarę rozwoju i rozwoju technologii kwantowej procesy klasyczne i kwantowe stają się coraz bardziej zintegrowane. Firma Microsoft opracowała dokładną taksonomię, aby zrozumieć każdą architekturę i jej zalety.

Architektura	Opis
Przetwarzanie kwantowe wsadowe	Klienci lokalni definiują obwody i przesyłają je jako zadania do jednostki przetwarzania kwantowego (QPU), która zwraca wynik do klienta. Wsadowanie wielu obwodów do jednego zadania eliminuje jednak oczekiwanie między przesyłaniem zadań, co pozwala szybciej uruchamiać wiele zadań. Przykłady problemów, które mogą korzystać z obliczeń kwantowych wsadowych, to algorytm Shora i proste szacowanie fazy kwantowej.
Interaktywne obliczenia kwantowe (sesje)	W tym modelu zasób obliczeniowy klienta jest przenoszony do chmury, co powoduje mniejsze opóźnienie i powtarzające się wykonywanie obwodu kwantowego z różnymi parametrami. Zadania można grupować logicznie w jedną sesję i określać priorytety zadań innych niż sesje. Chociaż sesje umożliwiają krótsze czasy kolejki i dłuższe problemy z uruchamianiem, stany kubitu nie są utrwalane między każdą iterację. Przykłady problemów, które mogą używać tego podejścia, to Variational Quantum Eigensolvers (VQE) i Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
Zintegrowane obliczenia kwantowe	Dzięki zintegrowanym obliczeniam kwantowym architektury klasyczne i kwantowe są ściśle powiązane, co pozwala na wykonywanie klasycznych obliczeń, gdy fizyczne kubity są spójne. Chociaż jest to ograniczone przez okres życia kubitu i korektę błędów, pozwala to programom kwantowym odejść od tylko obwodów. Programy mogą teraz używać typowych konstrukcji programistycznych do wykonywania pomiarów obwodu środkowego, optymalizowania i ponownego używania kubitów oraz dostosowywania się w czasie rzeczywistym do QPU. Przykłady scenariuszy, które mogą korzystać z tego modelu, to adaptacyjne szacowanie faz i uczenie maszynowe.
Rozproszone obliczenia kwantowe	W tej architekturze obliczenia klasyczne działają obok kubitów logicznych. Długi czas spójności zapewniany przez logiczne kubity umożliwia złożone i rozproszone obliczenia w heterogenicznych zasobach chmury. W połączeniu z QPU składa się z dużej liczby kubitów, można oczekiwać, że ta architektura będzie używana do rozwiązywania problemów, takich jak ocena pełnych reakcji katalitycznych, które mogą przynieść korzyści komercyjnym aplikacjom i najtrudniejszym problemom stojącym przed ludzkością, w tym przechwytywaniem dwutlenku węgla i odnajdywaniem nowych leków.