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.

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

Agrupando 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. No entanto, o agrupamento de vários circuitos em um 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 enviados ao hardware quântico assim que o circuito anterior é concluído, reduzindo a espera entre os envios de trabalho.

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

Observação

Atualmente, o Azure Quantum 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 relação aos 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 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 são fortemente acopladas, permitindo que cálculos clássicos sejam executados 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 apenas dos circuitos. Os programas agora podem usar construções de programação comuns para realizar medições de circuito intermediário, 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

Nessa 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 em 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.

Observação

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