Исследователи из Amazon Web Services, Nvidia, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и NASA предложили новую модель. Эта модель оценивает взаимодействие квантовых процессоров с классическими суперкомпьютерами. Она помогает определить оптимальное размещение квантового оборудования. В некоторых случаях требуется физическая близость к высокопроизводительной инфраструктуре. В других ситуациях вполне достаточно удаленного облачного доступа. Авторы разделили квантово-классическое взаимодействие на два основных уровня. Первый уровень связан с управлением оборудованием в реальном времени. Сюда входят калибровка физических кубитов и обработка данных квантовой коррекции ошибок. Второй уровень охватывает гибридные алгоритмы. В них классический компьютер и квантовый процессор поочередно выполняют части сложных расчетов.

При коррекции ошибок классическая система анализирует контрольные измерения для выявления сбоев. Эта обработка должна укладываться в интервалы от долей до нескольких микросекунд. Для таких задач необходима прямая связь с минимальной сетевой задержкой. Обычное удаленное подключение через стандартную сеть здесь совершенно не подойдет. Во втором случае задержка влияет на общую продолжительность работы, но не всегда определяет возможность выполнения алгоритма. Поэтому некоторым задачам вполне достаточно облачного доступа к квантовому устройству. Например, метод квантовой диагонализации на основе выборок применялся в химии. Там основную часть цикла занимала классическая обработка результатов. Доля коммуникационных издержек составила всего около 0,0001, поэтому удаленного доступа было достаточно.

Иной результат показал метод Монте-Карло по цепям Маркова с квантовым ускорением. Этот алгоритм требует частых последовательных обменов данными между системами. При удаленном доступе коммуникационные издержки превышали время вычислений примерно в тысячу раз. Однако мощность полноценного суперкомпьютера ему все равно не требовалась. Для выполнения задачи хватило небольшого классического контроллера с низкой задержкой соединения. По мере перехода к логическим кубитам роль классической инфраструктуры будет неуклонно расти. Система должна непрерывно обрабатывать измерения и отправлять корректирующие команды. Авторы ожидают, что крупным отказоустойчивым установкам потребуется более тесная интеграция. При этом универсальной архитектуры не существует, так как требования зависят от конкретного алгоритма.