Vad är hybrid kvantberäkning?

Hybrid kvantberäkning avser processer och arkitektur för en klassisk dator och en kvantdator som arbetar tillsammans för att lösa ett problem. Med den senaste generationen av hybridarkitektur för kvantberäkning i Azure Quantum kan du börja programmera kvantdatorer genom att blanda klassiska instruktioner och kvantinstruktioner.

Azure Quantum förkroppsligar en framåtblickande vision för hybridberäkning av kvantberäkning, där vissa arkitekturer redan är i drift, medan andra aktivt utvecklas. Den här artikeln beskriver de olika metoderna för hybridberäkning av kvantberäkning och hur de kan användas för att optimera vissa problem.

Gruppera kretsar med batch-kvantberäkning

Med batchberäkning kan du skicka flera kvantkretsar som ett enda jobb till kvantmaskinvaran.

Vanligtvis skickas kvantkretsar en i taget som enskilda jobb till ett kvantmaskinvarumål. När klienten tar emot resultatet av en krets läggs nästa krets till som ett nytt jobb i kön. Genom att batcha flera kretsar till ett jobb elimineras väntetiden mellan jobbinlämningar, vilket gör att du kan köra flera jobb snabbare. Exempel på problem som kan dra nytta av batch-kvantberäkning är Shor-algoritmen och enkel kvantfasuppskattning.

Med batchberäkningsmodellen kan du även batcha flera fördefinierade kretsar till ett jobb. Kretsarna skickas till kvantmaskinvaran så snart den tidigare kretsen är klar, vilket minskar väntetiden mellan jobbskickningar.

I den här arkitekturen går kvantbitarnas tillstånd förlorat mellan varje kretsöverföring.

Gruppera jobb med sessioner

Med sessioner kan du organisera flera kvantberäkningsjobb med möjlighet att köra klassisk kod mellan kvantjobb. Du kommer att kunna köra komplexa algoritmer för att bättre organisera och spåra dina enskilda kvantberäkningsjobb. Dessutom prioriteras jobb grupperade i sessioner framför icke-sessionsjobb.

I den här modellen flyttas klientberäkningsresursen till molnet, vilket resulterar i lägre svarstid och upprepad körning av kvantkretsen med olika parametrar. Även om sessioner tillåter kortare kötider och problem med längre körning bevaras inte kvantbitstillstånden mellan varje iteration. Exempel på problem som kan använda den här metoden är Variational Quantum Eigensolvers (VQE) och Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).

Mer information finns i Komma igång med sessioner.

Köra hybrid kvantberäkning

Med hybrid kvantberäkning är de klassiska arkitekturerna och kvantarkitekturerna nära kopplade, vilket gör att klassiska beräkningar kan utföras medan fysiska kvantbitar är sammanhängande. Även om det begränsas av kvantbitsliv och felkorrigering, så tillåter det kvantprogram att utvecklas bortom bara kretsar. Program kan nu använda vanliga programmeringskonstruktioner för att utföra mätningar i mitten av kretsen, optimera och återanvända kvantbitar och anpassa sig i realtid till QPU:n. Exempel på scenarier som kan dra nytta av den här modellen är anpassningsbar fasuppskattning och maskininlärning.

Mer information finns i Integrerad kvantberäkning.

Köra distribuerad kvantberäkning

I den här arkitekturen fungerar klassisk beräkning tillsammans med logiska kvantbitar. Med helt integrerad klassisk kontroll och längre levande logiska kvantbitar möjliggör den distribuerade kvantberäkningsmodellen beräkningar i realtid över kvant- och distribuerade resurser. De klassiska kontrollerna är inte längre begränsade till loopar och tillåter scenarier som komplex materialmodellering eller utvärdering av fullständiga katalytiska reaktioner.