Automatisierte Generierung von Amazon Braket Hybrid Jobs

Abstract

Heutige Quantencomputer erweitern die Kapazitätsgrenzen klassischer Computer, da Berechnungen basierend auf Qubits erfolgen. Insbesondere kann durch Verschränkung der Qubits die Berechnung auf dem Quantencomputer einen exponentiellen Speedup gegenüber der Berechnung auf dem klassischen Computer erzielen. Jedoch haben heutige Quantencomputer nur begrenzte Möglichkeiten zur Fehlerkorrektur und sind in ihrer Anzahl an Qubits beschränkt. Aus diesem Grund sind weiterhin klassische Computer zur Datenvor- und nachbereitung erforderlich. Quantenalgorithmen, welche aus klassischen und Quanten Anteilen bestehen, werden als hybrid bezeichnet. Diese Quantenalgorithmen können durch Programme beschrieben werden, deren Zugriffsmodell Queue-basiert ist. Dabei werden zur Ausführung dieser Programme Orchestrierungsmechanismen wie Workflows genutzt, die skalierbar und robust sind. Jedoch entstehen gerade bei variationellen Algorithmen große Latenzen, da diese iterativ eine Lösung bestimmen. Somit findet ein wiederholter Datentransfer zwischen klassischen und Quanten Anteilen statt. Diese Problematik lässt sich durch hybride Runtimes lösen, indem klassische Ressourcen nahe an der QPU provisioniert werden und somit die Latenzen minimiert werden. Dabei müssen die hybriden Runtime Programme aus Queue-basierten Programmen automatisiert generiert werden, da die manuelle Transformation zeitintensiv und fehleranfällig ist. Open-Source Projekte wie der Qiskit Runtime Handler erlauben bereits die automatisierte Generierung von hybriden Programmen. Dennoch fehlt derzeit ein Konzept zur Überführung von Amazon Braket Programmen zu Amazon Braket Hybrid Jobs. Im Rahmen dieser Arbeit wird deshalb ein Konzept zur automatisierten Generierung von Amazon Braket Hybrid Jobs vorgestellt, welches prototypisch im Amazon Braket Jobs Handler umgesetzt wurde.