Computação quântica híbrida

A computação quântica híbrida refere-se aos processos e à arquitetura de um computador clássico e de um computador quântico que trabalha em conjunto para resolver um problema. Os computadores clássicos sempre foram utilizados na computação quântica para definir portas quânticas, controlar a configuração do computador quântico, submeter tarefas e processar resultados do computador quântico. Com a última geração da arquitetura de computação quântica híbrida disponível no Azure Quantum, Híbrido Integrado, pode começar a programar computadores quânticos ao combinar instruções clássicas e quânticas.

Arquiteturas de computação quântica híbrida

À medida que a tecnologia quântica evolui e avança, os processos clássicos e quânticos tornam-se cada vez mais integrados. A Microsoft desenvolveu uma taxonomia precisa para compreender cada arquitetura e os seus benefícios.

Arquitetura	Description
Computação quântica em lote	Os clientes locais definem circuitos e submetem-nos como tarefas para a unidade de processamento quântico (QPU), que devolve o resultado ao cliente. No entanto, a criação de batches de vários circuitos numa única tarefa elimina a espera entre submissões de tarefas, permitindo-lhe executar várias tarefas mais rapidamente. Exemplos de problemas que podem tirar partido da computação quântica em lote incluem o algoritmo de Shor e a simples estimativa da fase quântica.
Computação quântica interativa (sessões)	Neste modelo, o recurso de computação de cliente é movido para a cloud, resultando numa menor latência e execução repetida do circuito quântico com parâmetros diferentes. As tarefas podem ser agrupadas logicamente numa única sessão e priorizadas sobre tarefas que não sejam de sessão. 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 utilizar esta abordagem são Variational Quantum Eigensolvers (VQE) e Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
Computação quântica integrada	Com a computação quântica integrada, as arquiteturas clássicas e quânticas são fortemente conjugadas, permitindo que os cálculos clássicos sejam executados enquanto os qubits físicos são coerentes. Embora limitado pela vida de qubit e correção de erros, isto permite que os programas quânticos se afastem apenas dos circuitos. Agora, os programas podem utilizar construções de programação comuns para realizar medições de circuito intermédio, otimizar e reutilizar qubits e adaptar-se em tempo real à QPU. Exemplos de cenários que podem tirar partido deste modelo são a estimativa de fase adaptável e a aprendizagem automática.
Computação quântica distribuída	Nesta arquitetura, a computação clássica está a funcionar juntamente com qubits lógicos. O longo tempo de coerência fornecido pelos qubits lógicos permite computação complexa e distribuída em recursos heterogéneos da cloud. Juntamente com uma QPU composta por um grande número de qubits, pode esperar que esta arquitetura seja utilizada para resolver problemas como a avaliação de reacções catalíticas completas que podem beneficiar as aplicações comerciais e os problemas mais difíceis que a humanidade enfrenta, incluindo a captura de carbono e a descoberta de novos fármacos.