O que é a computação quântica híbrida?

A computação quântica híbrida refere-se aos processos e arquitetura de um computador clássico e 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.

O Azure Quantum incorpora uma visão de futuro para a computação quântica híbrida, onde certas arquiteturas já estão operacionais, enquanto outras estão sendo ativamente desenvolvidas. Este artigo descreve as diferentes abordagens da computação quântica híbrida e como elas podem ser usadas para otimizar certos 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 alvo de hardware quântico. Quando o cliente recebe o resultado de um circuito, o próximo circuito é adicionado como um novo trabalho à fila. No entanto, o envio em lote de vários circuitos em um único trabalho elimina a espera entre os 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 trabalho. Os circuitos são submetidos ao hardware quântico assim que o circuito anterior é concluído, reduzindo a espera entre os envios de trabalhos.

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

Nota

Atualmente, o Azure Quantum não oferece suporte à computação quântica em lote.

Agrupando trabalhos com sessões

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

Neste modelo, o recurso de computação do cliente é movido para a nuvem, resultando em menor latência e execução repetida do circuito quântico com diferentes parâmetros. Embora as sessões permitam tempos de fila mais curtos e problemas de execução mais longos, os estados de 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 computação quântica híbrida

Com a computação quântica híbrida, as arquiteturas clássica e quântica estão intimamente ligadas, permitindo que os cálculos clássicos sejam realizados enquanto os qubits físicos são coerentes. Embora limitado pela vida útil do qubit e correção de erros, isso permite que os programas quânticos se afastem de apenas circuitos. Os programas agora podem usar construções de programação comuns para realizar medições no meio do circuito, otimizar e reutilizar qubits e se adaptar em tempo real à QPU. Exemplos de cenários que podem tirar proveito desse modelo são a estimativa de fase adaptativa e o aprendizado de máquina.

Para obter mais informações, consulte Computação quântica integrada.

Executando computação quântica distribuída

Nesta arquitetura, a computação clássica está trabalhando ao lado de qubits lógicos. Com controle clássico totalmente integrado e qubits lógicos de vida mais longa, 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 a avaliação de reações catalíticas completas.

Nota

Atualmente, o Azure Quantum não oferece suporte à computação quântica distribuída.