O que é computação quântica híbrida?

A computação quântica híbrida refere-se aos processos e à arquitetura de um computador clássico e de um computador quântico trabalhando juntos para resolver um problema. Com a última geração de arquitetura de computação quântica híbrida disponível no Azure Quantum, você pode começar a programar computadores quânticos misturando instruções clássicas e quânticas.

Azure Quantum incorpora uma visão prospectiva para a computação quântica híbrida, em que determinadas arquiteturas já estão operacionais, enquanto outras estão sendo desenvolvidas ativamente. Este artigo descreve as diferentes abordagens para a computação quântica híbrida e como elas podem ser usadas para otimizar determinados problemas.

Agrupamento de circuitos com computação quântica em lote

A computação quântica em lote permite que você envie vários circuitos quânticos como um único trabalho para o hardware quântico.

Normalmente, os circuitos quânticos são enviados um de cada vez como trabalhos únicos para um destino de hardware quântico. Quando o cliente recebe o resultado de um circuito, o próximo circuito é adicionado como um novo trabalho à fila. O envio em lote de vários circuitos em um trabalho, no entanto, elimina a espera entre envios de trabalho, permitindo que você execute vários trabalhos mais rapidamente. Exemplos de problemas que podem tirar proveito da computação quântica em lote incluem o algoritmo de Shor e a estimativa de fase quântica simples.

Com o modelo de computação em lote, você também pode agrupar vários circuitos predefinidos em um único trabalho. Os circuitos são enviados para o hardware quântico assim que o circuito anterior é concluído, reduzindo a espera entre envios de trabalho.

Nessa arquitetura, o estado dos qubits é perdido entre cada envio de circuito.

Note

Azure Quantum atualmente não dá suporte à computação quântica em lote.

Agrupando trabalhos com sessões

As sessões permitem que você organize vários trabalhos de computação quântica com a capacidade de executar código clássico entre trabalhos quânticos. Você poderá executar algoritmos complexos para organizar e rastrear melhor seus trabalhos individuais de computação quântica. Além disso, os trabalhos agrupados em sessões são priorizados em trabalhos que não são de sessão.

Nesse modelo, o recurso de computação do cliente é movido para a nuvem, resultando em menor latência e execução repetida do circuito quântico com parâmetros diferentes. Embora as sessões permitam tempos de fila mais curtos e problemas de execução mais longos, os estados do qubit não persistem entre cada iteração. Exemplos de problemas que podem usar essa abordagem são Variational Quantum Eigensolvers (VQE) e Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).

Para obter mais informações, consulte Introdução às sessões.

Executando a computação quântica híbrida

Com a computação quântica híbrida, as arquiteturas clássica e quântica são firmemente acopladas, permitindo que cálculos clássicos sejam executados enquanto qubits físicos são coerentes. Embora limitado pela vida do qubit e correção de erros, isso permite que os programas quânticos se afastem de apenas circuitos. Os programas agora podem usar constructos de programação comuns para executar medidas de meio circuito, otimizar e reutilizar qubits e adaptar-se em tempo real à QPU. Exemplos de cenários que podem aproveitar esse modelo são a estimativa de fase adaptável e o aprendizado de máquina.

Para obter mais informações, consulte computação quântica integrada.

Executando a computação quântica distribuída

Nessa arquitetura, a computação clássica está funcionando junto com qubits lógicos. Com controle clássico totalmente integrado e qubits lógicos mais longos, o modelo de computação quântica distribuída permite cálculos em tempo real entre recursos quânticos e distribuídos. Os controles clássicos não estão mais limitados a loops e permitem cenários como modelagem de materiais complexos ou avaliação de reações catalíticas completas.

Note

Azure Quantum atualmente não dá suporte à computação quântica distribuída.