nach oben

Erschienen in:

2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

Hybrid Data Management Architecture for Present Quantum Computing

verfasst von : Markus Zajac, Uta Störl

Erschienen in: Service-Oriented Computing – ICSOC 2023 Workshops

Verlag: Springer Nature Singapore

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config

KI-gestützte Suche

Aus

Abstract

Quantum computers promise polynomial or exponential speed-up in solving certain problems compared to classical computers. However, in practical use, there are currently a number of fundamental technical challenges. One of them concerns the loading of data into quantum computers, since they cannot access common databases. In this vision paper, we develop a hybrid data management architecture in which databases can serve as data sources for quantum algorithms. To test the architecture, we perform experiments in which we assign data points stored in a database to clusters. For cluster assignment, a quantum algorithm processes this data by determining the distances between data points and cluster centroids.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 102.000 Bücher
über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Maschinenbau + Werkstoffe
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Maschinenbau + Werkstoffe

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Vorheriges Kapitel Towards Higher Abstraction Levels in Quantum Computing

Nächstes Kapitel Quantum Block-Matching Algorithm Using Dissimilarity Measure

IBM Quantum. https://quantum.ibm.com/, 2023.

Çalikyilmaz, U., et al.: Opportunities for quantum acceleration of databases: optimization of queries and transaction schedules. Proc. VLDB Endow. 16(9), 2344–2353 (2023)CrossRef

David, C.: Complexity of data tree patterns over XML documents. In: Ochmański, E., Tyszkiewicz, J. (eds.) MFCS 2008. LNCS, vol. 5162, pp. 278–289. Springer, Heidelberg (2008). https://doi.org/10.1007/978-3-540-85238-4_22CrossRef

DiAdamo, S., O’Meara, C., Cortiana, G., Bernabé-Moreno, J.: Practical quantum K-means clustering: performance analysis and applications in energy grid classification. IEEE Trans. Quant. Eng. 3, 1–16 (2022)CrossRef

Dragoni, N., et al.: Microservices: yesterday, today, and tomorrow. In: Mazzara, M., Meyer, B. (eds.) Present and Ulterior Software Engineering, pp. 195–216. Springer, Cham (2017). https://doi.org/10.1007/978-3-319-67425-4_12CrossRef

Gottlob, G., Koch, C., Pichler, R.: The complexity of XPath query evaluation. In: Proceedings of the PODS 2003, pp. 179–190. ACM (2003)

Hassija, V., Chamola, V., Goyal, A., Kanhere, S.S., Guizani, N.: Forthcoming applications of quantum computing: peeking into the future. IET Quant. Commun. 1(2), 35–41 (2020)CrossRef

Herbert, S.: Quantum computing for data-centric engineering and science. Data-Cent. Eng. 3, e36 (2022)CrossRef

Houssein, E.H., Abohashima, Z., Elhoseny, M., Mohamed, W.M.: Machine learning in the quantum realm: the state-of-the-art, challenges, and future vision. Expert Syst. Appl. 194, 116512 (2022)CrossRef

Jóczik, S., Kiss, A.: Quantum computation and its effects in database systems. In: Darmont, J., Novikov, B., Wrembel, R. (eds.) ADBIS 2020. CCIS, vol. 1259, pp. 13–23. Springer, Cham (2020). https://doi.org/10.1007/978-3-030-54623-6_2CrossRef

10.

Kieferová, M., Sanders, Y.: Assume a quantum data set. Harv. Data Sci. Rev. 4(1) (2022)

11.

Kraska, T., et al.: Check out the big brain on BRAD: simplifying cloud data processing with learned automated data meshes. Proc. VLDB Endow. 16(11), 3293–3301 (2023)CrossRef

12.

Leymann, F., Barzen, J.: The bitter truth about gate-based quantum algorithms in the NISQ era. Quant. Sci. Technol. 5(4), 044007 (2020)CrossRef

13.

Liu, J., Hann, C.T., Jiang, L.: Data centers with quantum random access memory and quantum networks. Phys. Rev. A 108, 032610 (2023)CrossRef

14.

Manolescu, I., Mohanty, M.: Full-power graph querying: state of the art and challenges. Proc. VLDB Endow. 16(12), 3886–3889 (2023)CrossRef

15.

Matteo, O.D., Gheorghiu, V., Mosca, M.: Fault-tolerant resource estimation of quantum random-access memories. IEEE Trans. Quant. Eng. 1, 1–13 (2020)CrossRef

16.

Ouedrhiri, O., Banouar, O., Raghay, S., el Hadaj, S.: Comparative study of data preparation methods in quantum clustering algorithms. In: NISS (ACM), pp. 28:1–28:5. ACM (2021)

17.

Phalak, K., Chatterjee, A., Ghosh, S.: Quantum random access memory for dummies. CoRR abs/2305.01178 (2023)

18.

Qiskit contributors: Qiskit: An Open-source Framework for Quantum Computing (2023). https://doi.org/10.5281/zenodo.2573505

19.

Riel, H.: Quantum computing technology. In: 2021 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) (2021)

20.

Schuld, M., Petruccione, F.: Quantum computing. In: Schuld, M., Petruccione, F. (eds.) Machine Learning with Quantum Computers. Quantum Science and Technology, pp. 79–146. Springer, Cham (2021). https://doi.org/10.1007/978-3-030-83098-4_3CrossRef

21.

Schuld, M., Petruccione, F.: Representing data on a quantum computer. In: Schuld, M., Petruccione, F. (eds.) Machine Learning with Quantum Computers. QST, pp. 147–176. Springer, Cham (2021). https://doi.org/10.1007/978-3-030-83098-4_4CrossRef

22.

Weder, B., Barzen, J., Leymann, F., Zimmermann, M.: Hybrid quantum applications need two orchestrations in superposition: a software architecture perspective. In: 2021 IEEE International Conference on Web Services (ICWS), pp. 1–13 (2021)

23.

Weigold, M., Barzen, J., Leymann, F., Salm, M.: Encoding patterns for quantum algorithms. IET Quant. Commun. 2(4), 141–152 (2021)CrossRef

24.

Weigold, M., Barzen, J., Leymann, F., Salm, M.: Expanding data encoding patterns for quantum algorithms. In: 2021 IEEE 18th International Conference on Software Architecture Companion (ICSA-C), pp. 95–101. IEEE (2021–03)

25.

Weigold, M., Barzen, J., Leymann, F., Salm, M.: Data encoding patterns for quantum computing. In: Proceedings of the 27th Conference on Pattern Languages of Programs, PLoP 2020. The Hillside Group (2022)

26.

Weigold, M., Barzen, J., Leymann, F., Vietz, D.: Patterns for hybrid quantum algorithms. In: Barzen, J. (ed.) SummerSOC 2021. CCIS, vol. 1429, pp. 34–51. Springer, Cham (2021). https://doi.org/10.1007/978-3-030-87568-8_2CrossRef

27.

Yuan, G., et al.: Quantum computing for databases: a short survey and vision. In: VLDB Workshops. CEUR Workshop Proceedings, vol. 3462. CEUR-WS.org (2023)

28.

Zajac, M.: Encoding and provisioning data in different data models for quantum computing. In: PhD@VLDB. CEUR Workshop Proceedings, vol. 3452, pp. 45–48. CEUR-WS.org (2023)

29.

Zajac, M., Störl, U.: Towards quantum-based search for industrial data-driven services. In: Proceedings of the 2022 IEEE International Conference on Quantum Software (QSW). IEEE (2022)

Titel: Hybrid Data Management Architecture for Present Quantum Computing
verfasst von: Markus Zajac
Uta Störl
Verlag: Springer Nature Singapore
Buch: Service-Oriented Computing – ICSOC 2023 Workshops
Print ISBN: 978-981-9709-88-5

Electronic ISBN: 978-981-9709-89-2

Copyright-Jahr: 2024
DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-97-0989-2_14

Springer Professional

Abstract

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu Ihrer Lizenz zu erhalten.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Springer Professional "Technik"

Springer Professional "Wirtschaft"

Premium Partner