Softwarestack für die Zukunftstechnologie Quantencomputing

Gemeinsam entwickeln die Beteiligten in QCStack eine technologie-übergreifende Middleware. Diese verfügt über standardisierte Funktionen für Entwicklung und Kompilierung, Inbetriebnahme sowie Betrieb gatterbasierter Quantencomputer.
 

Compiler und Scheduler

Forschende unseres Bereichs »High Performance Computing«  konzentrieren sich in QCStack auf den Compiler, der Quantenalgorithmen auf reale Quantensysteme übersetzt. »Im Vergleich zu anderen Compilern berücksichtigen wir hier mehrere verschiedene Technologien«, erläutert Dr. Valeria Bartsch, Projektkoordinatorin von QCStack.

Die meisten Algorithmen, die in der NISQ-Ära (Near-term Intermediate-scale Noisy Quantum Ära) vorgeschlagen werden, haben klassische und Quanten-Anteile. Die Lösung des Problems wird schrittweise genähert. Insbesondere bei diesen Algorithmen ist die geschickte Zuweisung von Aufgaben wichtig: Neben einem Compiler entwickeln die Forschenden daher auch einen Scheduler, der den Quanten-Prozessoreinheiten Rechenschritte innerhalb eines Algorithmus, aber auch Kalibrierungsaufgaben zuweist. 

Arrangement wie in der Orchestermusik

Ähnlich wie im Orchester die Instrumente gestimmt werden, bevor Musik gespielt wird, werden die QuBits kalibriert. Um eine perfekte Abstimmung der Tonhöhe aufrecht zu erhalten, braucht es eine ständige Neukalibrierung. Die Musik wird entsprechend der Zusammensetzung des Orchesters arrangiert. Ebenso werden die Quantenalgorithmen kompiliert, damit sie auf einem bestimmten Quantensystem laufen. Die meisten Algorithmen beruhen auf einem Zusammenspiel zwischen klassischen und Quantenanteilen. Ein Dirigent, in unserem Fall ein Scheduler, gibt den Instrumenten ihr Stichwort.