Co to jest hybrydowe obliczenia kwantowe?
Hybrydowe obliczenia kwantowe odnoszą się do procesów i architektury klasycznego komputera oraz komputera kwantowego współpracującego ze sobą w celu rozwiązania problemu. Najnowsza generacja hybrydowej architektury obliczeń kwantowych dostępnych w usłudze Azure Quantum umożliwia rozpoczęcie programowania komputerów kwantowych przez połączenie klasycznych i kwantowych instrukcji.
Usługa Azure Quantum uosabia przyszłościową wizję hybrydowego przetwarzania kwantowego, w której niektóre architektury są już operacyjne, podczas gdy inne są aktywnie opracowywane. W tym artykule opisano różne podejścia do hybrydowych obliczeń kwantowych i sposób ich użycia do optymalizacji niektórych problemów.
Grupowanie obwodów za pomocą obliczeń kwantowych wsadowych
Przetwarzanie kwantowe w usłudze Batch umożliwia przesyłanie wielu obwodów kwantowych jako pojedynczego zadania do sprzętu kwantowego.
Zazwyczaj obwody kwantowe są wysyłane pojedynczo jako pojedyncze zadania do celu sprzętu kwantowego. Gdy klient otrzyma wynik jednego obwodu, następny obwód zostanie dodany jako nowe zadanie do kolejki. Dzielenie wielu obwodów na partie w jedno zadanie eliminuje jednak oczekiwanie między przesyłaniem zadań, co pozwala na szybsze uruchamianie wielu zadań. Przykłady problemów, które mogą korzystać z obliczeń kwantowych wsadowych, to algorytm Shora i proste szacowanie faz kwantowych.
Model przetwarzania wsadowego umożliwia również wsadowanie wielu wstępnie zdefiniowanych obwodów do jednego zadania. Obwody są przesyłane do sprzętu kwantowego natychmiast po zakończeniu poprzedniego obwodu, co zmniejsza oczekiwanie między przesłaniami zadań.
W tej architekturze stan kubitów zostanie utracony między każdym przesłaniem obwodu.
Uwaga
Usługa Azure Quantum obecnie nie obsługuje przetwarzania kwantowego wsadowego.
Grupowanie zadań z sesjami
Sesje umożliwiają organizowanie wielu zadań przetwarzania kwantowego z możliwością uruchamiania klasycznego kodu między zadaniami kwantowymi. Będziesz mieć możliwość uruchamiania złożonych algorytmów w celu lepszego organizowania i śledzenia poszczególnych zadań obliczeń kwantowych. Ponadto zadania pogrupowane w sesjach są priorytetowe w przypadku zadań innych niż sesje.
W tym modelu zasób obliczeniowy klienta jest przenoszony do chmury, co powoduje mniejsze opóźnienie i powtarzające się wykonywanie obwodu kwantowego z różnymi parametrami. Chociaż sesje umożliwiają skrócenie czasu kolejki i dłuższe problemy z uruchamianiem, stany kubitu nie utrzymują się między każdą iteracją. Przykłady problemów, które mogą używać tego podejścia, to Variational Quantum Eigensolvers (VQE) i Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Wprowadzenie do sesji.
Uruchamianie hybrydowych obliczeń kwantowych
W przypadku hybrydowych obliczeń kwantowych architektury klasyczne i kwantowe są ściśle powiązane, co pozwala na wykonywanie klasycznych obliczeń, gdy fizyczne kubity są spójne. Chociaż jest to ograniczone przez czas 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 ich w czasie rzeczywistym do QPU. Przykłady scenariuszy, które mogą korzystać z tego modelu, to adaptacyjne szacowanie faz i uczenie maszynowe.
Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Zintegrowane obliczenia kwantowe.
Uruchamianie rozproszonych obliczeń kwantowych
W tej architekturze klasyczne obliczenia działają obok kubitów logicznych. Dzięki w pełni zintegrowanej kontroli klasycznej i dłuższym okresom kubitów logicznych rozproszony model obliczeń kwantowych umożliwia obliczenia w czasie rzeczywistym w zasobach kwantowych i rozproszonych. Klasyczne kontrolki nie są już ograniczone do pętli i umożliwiają scenariusze, takie jak modelowanie złożonych materiałów lub ocena pełnych reakcji katalitycznych.
Uwaga
Usługa Azure Quantum obecnie nie obsługuje rozproszonych obliczeń kwantowych.