Bouwplan moet softwareontwikkeling voor quantumcomputers vereenvoudigen

Onderzoekers ontwikkelen een softwarearchitectuur die applicaties en quantumhardware beter op elkaar moet laten aansluiten. Daarmee moet software in de toekomst eenvoudiger overdraagbaar worden tussen verschillende typen quantumcomputers.

Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Fraunhofer IAO en FZI Forschungszentrum Informatik werken aan een softwarearchitectuur die de ontwikkeling van applicaties voor quantumcomputers moet vereenvoudigen. Het project, FullStaQD, richt zich op een gestructureerde samenwerking tussen applicaties, systeemsoftware en de onderliggende quantumhardware.

Volgens het KIT is de eerste versie van de architectuur gereed. De ontwikkeling van een open-source referentie-implementatie moet nu duidelijk gaan maken hoe de architectuur in software kan worden toegepast.

Scheiding tussen applicatie en hardware

Quantumcomputers zijn gebaseerd op verschillende hardwaretechnologieën. De eigenschappen en beperkingen van die systemen verschillen, waardoor softwareontwikkeling rekening moet houden met de kenmerken van het gebruikte platform.

FullStaQD beoogt een architectuur te bieden waarin applicaties, systeemfuncties en hardware via duidelijk gedefinieerde onderdelen met elkaar samenwerken. Zo’n structuur kan helpen om verantwoordelijkheden tussen softwarelagen af te bakenen en de ontwikkeling van softwarecomponenten beter te organiseren.

Het uitgangspunt is vergelijkbaar met de abstractielagen in conventionele computersystemen: applicaties hoeven niet alle details van de onderliggende hardware rechtstreeks af te handelen. Bij quantumcomputers moet de architectuur echter rekening houden met de specifieke eigenschappen van quantumprocessoren en de software die deze aanstuurt.

Hergebruik is nog een doelstelling

Een van de beoogde voordelen is dat softwarecomponenten beter herbruikbaar worden en applicaties gemakkelijker voor verschillende quantumplatforms kunnen worden aangepast. Dat zou de afhankelijkheid van afzonderlijke hardware-implementaties kunnen verkleinen.

Die voordelen moeten nog in de praktijk worden aangetoond. De oplevering van een architectuur is op zichzelf geen bewijs dat applicaties zonder ingrijpende aanpassingen tussen quantumcomputers kunnen worden overgezet. Daarvoor zijn onder meer een werkende implementatie, tests op relevante hardwareplatforms en evaluaties van de benodigde ontwikkelinspanning nodig.

De onderzoekers willen met een open-source referentie-implementatie een volgende stap zetten. Deze moet de architectuur concreter maken en de toepassing ervan ondersteunen. De implementatie wordt volgens de huidige planning in 2027 verwacht.