Quantum Software as a Service Through a Quantum API Gateway

Abstract

A medida que las computadoras cuánticas maduran, aumenta la complejidad del software cuántico. A medida que pasamos de los algoritmos cuánticos independientes iniciales a soluciones complejas que combinan algoritmos cuánticos con software tradicional, se necesitan nuevos métodos y abstracciones de ingeniería de software. Hoy en día, las computadoras cuánticas generalmente se ofrecen en la nube, bajo un modelo de pago por uso, lo que lleva a la adopción de buenas prácticas orientadas a servicios que dominan la nube hoy. Sin embargo, se necesitan adaptaciones específicas para aprovechar los beneficios de la informática orientada a servicios y al mismo tiempo hacer frente a las limitaciones del hardware cuántico. En este artículo, proponemos Quantum API Gateway, una adaptación del patrón API Gateway que tiene en cuenta el hecho de que los servicios cuánticos no se pueden implementar como servicios tradicionales. En cambio, Quantum API Gateway recomienda la mejor computadora cuántica para ejecutar un servicio cuántico específico en tiempo de ejecución. Como prueba de concepto, proporcionamos una implementación de Quantum API Gateway para la plataforma Amazon Braket.

As quantum computers mature, the complexity of quantum software increases. As we move from the initial standalone quantum algorithms toward complex solutions combining quantum algorithms with traditional software, new software engineering methods and abstractions are needed. Nowadays, quantum computers are usually offered in the cloud, under a pay-per-use model, leading to the adoption of the service-oriented good practices that dominate the cloud today. However, specific adaptations are needed to reap the benefits of service-oriented computing while dealing with quantum hardware limitations. In this article, we propose the Quantum API Gateway—an adaptation of the API Gateway pattern that takes into account the fact that quantum services cannot be deployed as traditional services. Instead, the Quantum API Gateway recommends the best quantum computer to run a specific quantum service at run time. As proof of concept, we provide an implementation of the Quantum API Gateway for the Amazon Braket platform.