A Model-Driven Quantum Software Development Framework for Combinatorial Optimization

Zur Seitenansicht Titelaufnahme Titel A Model-Driven Quantum Software Development Framework for Combinatorial Optimization / Author DI Felix Günther Gemeinhardt, M.Sc. AutorInnen Gemeinhardt, Felix Günther Betreuer / Betreuerin Wimmer, Manuel ; Wille, Robert Erschienen Linz, 2023 Umfang x, 181, 53Seiten : Illustrationen Sprache Englisch Dokumenttyp Dissertation Schlagwörter (DE) Quantencomputing / modellgetriebene Softwareentwicklung / suchbasierte Softwareentwicklung Schlagwörter (EN) Quantum computing / model-driven engineering / search-based software engineering URN urn:nbn:at:at-ubl:1-72420 Zugriffsbeschränkung Das Werk ist gemäß den "Hinweisen für BenützerInnen" verfügbar Links Nachweis Universitätsbibliothek Linz Dateien A Model-Driven Quantum Software Development Framework for Combinatorial Optimization [pdf 6.14 mb] Klassifikation Universität Linz → Sozial- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät → Institut für Wirtschaftsinformatik - Software Engineering Zusammenfassung Kontext: Quantencomputer nutzen quantenmechanische Effekte zur Informationsverarbeitung und basieren damit verglichen mit klassischen Rechnern auf fundamental unterschiedlichen Prinzipien. Die optimale Nutzung von Quantenrechnern erfordert daher spezifische Software. Ziel der Quantensoftwareentwicklung ist es, aus jahrzehntelanger Forschung in klassischer Softwareentwicklung zu lernen und entsprechende Analogien in der Quantendomäne zu schaffen. Problem: Das identifizierte Hauptproblem liegt in den niedrigen Abstraktions- und Automatisierungsgraden in der aktuellen Quantensoftwareentwicklung. Diese verursachen weitere Probleme in der praktischen Nutzung, wie etwa eine starke Bindung an spezifische Programmiersprachen und fehlende Wiederverwertbarkeit von Quantensoftware, sowie fehlende Berücksichtigung von bestehenden Trade-Offs zwischen Quantenprogrammvarianten. Diese Probleme betreffen Quantencomputing im Allgemeinen, und auch das Feld der Quantenkombinatorischen Optimierung im Speziellen. Letzteres bezeichnet die Anwendung von Quantencomputing zur Lösung kombinatorischer Optimierungsprobleme. Nachdem Quantenkombinatorische Optimierung in naher Zukunft reale Anwendungen verspricht, stellt sich das obige Problem in diesem Kontext als besonders dringend dar. Lösung: Im Rahmen dieser Dissertation wurde zur Lösung des Problems ein Framework zur Quantensoftwareentwicklung geschaffen, welches den Abstraktions- und Automatisierungsgrad erhöht und dafür adaptierte Methoden aus der modellgetriebenen und suchbasierten Softwareentwicklung einsetzt. Das Framework unterstützt die Modellierung, automatische Synthese, und Verbesserung von funktionalen Quantensoftwarekomponenten.