Entwicklung eines Frameworks für die Nutzung von konkreten Lösungen der Quantencomputing Mustersprache

Abstract

Muster finden in vielfältigen Bereichen der Informationstechnologie (IT) Anwendung und bieten abstrakte, bewährte Lösungsansätze für wiederkehrende Probleme. Insbesondere im Quantencomputing (QC) sind Muster von Bedeutung, da sie dazu dienen, QC-Algorithmen zu beschreiben und deren Implementierung zu erleichtern. Jedoch besteht das Problem des Mangels an Methoden zur effektiven Integration konkreter Lösungen in ein Gesamtkonzept. Zusätzlich mangelt es an einer angemessenen Speicher- und Wiederverwendungsstrategie für diese Lösungen, was zum Verlust wertvollen Wissens führt. Diese Arbeit stellt ein Framework vor, welches sich auf die Speicherung sowie Kombination konkreter Lösungen konzentriert und anhand der QC-Mustersprache veranschaulicht wird. Das Framework integriert und erweitert verschiedene Open-Source-Anwendungen zur Muster-Verwaltung. Die Evaluation des Frameworks wird anhand eines spezifischen Anwendungsszenarios durchgeführt, bei dem der Deutsch-Algorithmus mittels der Muster und deren konkreten Lösungen realisiert wird. Das vorgestellte Framework erleichtert die Zusammenführung verschiedener Muster zur Entwicklung von QC-Algorithmen. Es vereinfacht den Einsatz der Mustersprache und unterstützt somit den Einstieg in das QC. Besonders technische Feinheiten und quantenspezifische Details, die häufig Hürden darstellen, sollen durch dieses Framework für den Anwender in der Zukunft vereinfacht werden.