論文の概要: Quantum Software Ecosystem Design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.13244v1
- Date: Tue, 21 May 2024 23:11:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-25 01:43:54.139553
- Title: Quantum Software Ecosystem Design
- Title（参考訳）: 量子ソフトウェアエコシステム設計
- Authors: Achim Basermann, Michael Epping, Benedikt Fauseweh, Michael Felderer, Elisabeth Lobe, Melven Röhrig-Zöllner, Gary Schmiedinghoff, Peter K. Schuhmacher, Yoshinta Setyawati, Alexander Weinert,
- Abstract要約: 量子コンピューティングの急速な進歩は、対応するソフトウェアエコシステムを構築するための科学的かつ厳密なアプローチを必要とする。
本章では,量子コンピューティングを科学的および産業的問題解決に利用可能にする,量子ソフトウェアエコシステムの構築に不可欠な科学的考察を紹介する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.12790469199701
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The rapid advancements in quantum computing necessitate a scientific and rigorous approach to the construction of a corresponding software ecosystem, a topic underexplored and primed for systematic investigation. This chapter takes an important step in this direction: It presents scientific considerations essential for building a quantum software ecosystem that makes quantum computing available for scientific and industrial problem solving. Central to this discourse is the concept of hardware-software co-design, which fosters a bidirectional feedback loop from the application layer at the top of the software stack down to the hardware. This approach begins with compilers and low-level software that are specifically designed to align with the unique specifications and constraints of the quantum processor, proceeds with algorithms developed with a clear understanding of underlying hardware and computational model features, and extends to applications that effectively leverage the capabilities to achieve a quantum advantage. We analyze the ecosystem from two critical perspectives: the conceptual view, focusing on theoretical foundations, and the technical infrastructure, addressing practical implementations around real quantum devices necessary for a functional ecosystem. This approach ensures that the focus is towards promising applications with optimized algorithm-circuit synergy, while ensuring a user-friendly design, an effective data management and an overall orchestration. Our chapter thus offers a guide to the essential concepts and practical strategies necessary for developing a scientifically grounded quantum software ecosystem.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの急速な進歩は、対応するソフトウェアエコシステムの構築に対する科学的かつ厳密なアプローチを必要とし、このトピックは、体系的な調査の過小評価され、素早いものとなった。
この章は、この方向に重要な一歩を踏み出します。 科学と産業の問題を解決するために量子コンピューティングを利用できる量子ソフトウェアエコシステムを構築するのに不可欠な科学的考察を提示します。
この話の中心は、ハードウェアとソフトウェアの共同設計の概念であり、ソフトウェアスタックの上部にあるアプリケーション層からハードウェアまで、双方向のフィードバックループを促進する。
このアプローチは、量子プロセッサのユニークな仕様と制約に特化して設計されたコンパイラと低レベルのソフトウェアから始まり、基盤となるハードウェアと計算モデルの特徴を明確に理解したアルゴリズムで進行し、量子優位性を達成するためにその能力を効果的に活用するアプリケーションにまで拡張する。
我々は、概念的視点、理論的基盤に焦点を当てた概念的視点と、機能的エコシステムに必要な実量子デバイスに関する実践的な実装に対処する技術的なインフラという、2つの重要な視点からエコシステムを分析します。
このアプローチは、ユーザフレンドリな設計、効率的なデータ管理、全体的なオーケストレーションを確保しながら、アルゴリズムと回路のシナジーを最適化した有望なアプリケーションに注力することを保証する。
この章では、科学的基盤を持つ量子ソフトウェアエコシステムの開発に必要な基本的な概念と実践戦略のガイドを提供しています。
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