所有量子運算在某種意義上都是混合式的。 最早的量子系統使用傳統程式將指示傳送至量子計算機，以及接收和處理產生的數據。 最先進的混合式架構在傳統和量子計算之間帶來了更緊密且更豐富的整合，加快運行時間，並開啟新一代演算法的大門。 例如，傳統運算通常比某些工作的量子運算更快且更有效率，例如數據處理和分析。 不過，量子運算會針對特定類型的優化和模擬問題執行得更好。
傳統和量子緩存器
在量子運算中，即使傳統和量子處理器緊密整合，它們仍然是個別的實體，而混合式量子運算程式可以利用其每個功能。
傳統緩存器使用熟悉的晶元架構，最適合用於將指令傳送至量子處理器、擷取測量結果，以及使用這些結果來判斷下一組指令等作業。
量子緩存器是由多個量子位所組成。 量子計算機擅長透過在量子緩存器內操作量子位來執行複雜的計算。
電路中段測量
中電路測量是在程式執行期間，在各種點進行量子狀態測量，而不是只在結尾執行。 這些度量可用來取得系統中繼狀態的相關信息，並由傳統程式代碼用來對程式的流程進行實時決策。 中電路測量作為錯誤修正的「理智檢查」，藉由在繼續之前確認電路在特定點的狀態，並且與重複使用量子位密切相關。
量子位重複使用
現今的量子計算機能夠支持越來越多的量子位。 不過，我們仍然無法支持執行完全容錯計算所需的數百萬個量子位。 如需所需量子計算機規模的詳細資訊，請參閱 資源估計簡介。 此外，最好盡可能使用最少的量子位。
量子位重複使用是設計線路以在量子計算中多次使用相同的量子位，以將執行程式所需的量子位總數降到最低。 例如，在執行 中電路測量 並處理結果之後，該量子比特可以重設並重複使用於另一個計算，而非配置新的量子比特。 量子運算中有各種技術可重複使用量子位，例如量子遠端傳送、量子誤差修正，以及以測量為基礎的量子運算。
錯誤風險降低
若要讓目前的量子硬體更強固於錯誤和雜訊， 可以使用邏輯量子位 。 邏輯量子位是使用多個實體量子位來編碼和保護量子資訊所建立。 不過，由於必須使用多個量子位來建立一個邏輯量子位，因此可以用於計算的量子位總數會減少。 隨著硬體支援更多實體量子位的能力增加，容錯功能也會增加。
除了使用邏輯量子位之外，量子計算中的錯誤還可以透過使用多重測量、設計可減少所需操作數的演算法，或調整量子閘上的參數來減少雜訊的影響，以減輕錯誤。
錯誤修正和容錯
錯誤修正和容錯是量子運算的重要層面，因為量子位比傳統位更容易發生錯誤，因為量子狀態的微妙本質，而且需要高度容錯系統，才能達到分散式混合式量子運算的完整優點。 在傳統運算中，您可以將備援新增至計算並使用錯誤更正碼來更正錯誤。 不過，傳統的錯誤修正技術不直接適用於量子運算，因為它們依賴能夠多次重複計算，而這在量子運算中由於無復制定理是不可能的。
Floquet 代碼是一種新的錯誤更正碼 類別，可動態響應雜訊和錯誤，而不是防止靜態錯誤的傳統更正碼。 如需詳細資訊，請參閱 使用 Floquet 程式代碼進行錯誤修正。
混合式演算法
- Variational Quantum Eigensolver （VQE） - 量子化學、量子模擬和優化問題的量子演算法，用來尋找給定實體系統的地面狀態。 傳統計算機可用來定義具有特定參數的量子線路。 測量量子狀態之後，古典電腦會評估如何改善參數，然後再次提交電路。 VQE 通常是長時間執行的程式，可受益於混合式量子運算的更緊密整合。
- Quantum Approximate Optimization Algorithm （QAOA） - 也是變化量子演算法，它可用來尋找近似的解決方案來結合優化問題 – 問題，其中可能的解決方案數目隨著問題的大小而成長得非常大。 它是一個活躍的研究領域，可識別其適用性，例如空中交通管制、航運或交付路線，或財務優化。
- 反覆階段估計 - 是執行量子階段估計的另一種方法，它會估計一元運算符的階段，並用於許多其他量子演算法。 這兩種方法都會使用一系列的旋轉網關來判斷階段，不過反覆階段估計會利用傳統緩存器來儲存網關測量的相關信息和計算。 這樣可減少所需的量子位數目，並將雜訊和錯誤降到最低。
如需量子演算法的詳細資訊，請流覽 Quantum Algorithm Zoo。