Ereignisbasierte Architektur für Quantenanwendungen

Abstract

Im Vergleich zu herkömmlichen Rechnern können mithilfe von Quantencomputern zum ersten Mal komplexe Probleme mit akzeptablen Berechnungszeiten gelöst werden. Diese werden heutzutage durch eine Vielzahl von öffentlichen Cloud-Diensten wie IBM Quantum, Amazon Braket oder Azure Quantum registrierten Nutzern verfügbar gemacht. Um ihre Experimente auf Quantencomputern durchführen zu können, müssen Nutzer Quantenschaltungen schreiben und an die von den Cloud-Diensten bereitgestellten Schnittstellen schicken. Die Quantenschaltungen kommen dabei zunächst in eine Warteschlange, bevor sie schließlich auf dem Quantencomputer ausgeführt werden. Das hat zur Folge, dass die Ausführung im Vergleich zur reinen Berechnungszeit auf dem Quantencomputer sehr lange dauern kann. Die aktuell verfügbaren Cloud-Dienste bieten derzeit keine Möglichkeit, die Quantenanwendungen ihrer Nutzer zu hosten und sie beim Eintritt von Ereignissen automatisch auszuführen. In dieser Arbeit wird ein Konzept für eine ereignisbasierte Architektur vorgestellt, welches die automatisierte Ausführung von Quantenanwendungen beim Eintritt von beliebigen Ereignissen ermöglicht. Zusätzlich wird ein anhand des Konzepts umgesetzter Prototyp präsentiert, welcher mithilfe von IBM Quantum und OpenWhisk die ereignisbasierte Ausführung von Quantenanwendungen trotz einiger Limitationen ermöglicht.