하이브리드 양자-고전 소프트웨어 시스템 설계: 정량적 보장을 통한 설계 트레이드오프 공간 탐색

고전 컴퓨팅 (Classical Computing)의 한계를 넘어서는 문제들을 해결하려는 시도는 양자 컴퓨팅 (Quantum Computing)에 대한 증가하는 관심을 불러일으키고 있습니다. 그러나 양자 알고리즘은 특정 문제를 해결하는 데 적합함에도 불구하고, 실제 컴퓨팅 시스템에서 요구되는 기능의 제한된 부분만을 다룹니다. 또한, 값비싼 특수 하드웨어를 필요로 합니다. 이 문제를 극복하기 위해, 서비스 지향 아키텍처 (Service-Oriented Architectures, SOA) 원칙을 적용하여 두 컴퓨팅 패러다임을 통합하는 유망한 방법으로 하이브리드 (양자-고전) 소프트웨어 시스템이 부상하고 있습니다. 그럼에도 불구하고, 하이브리드 서비스 기반 시스템의 설계 및 배포는 NISQ 컴퓨터의 특이성 및 제약 사항(예: 특정 기기에서만 실행 가능한 알고리즘, 서로 다른 품질 속성 지표)과 서비스 기반 애플리케이션의 구조적 및 행동적 속성 관리와 같은 독특한 과제에 직면해 있습니다. SOA 관점에서, 아키텍처 결정은 트레이드오프 분석 (Trade-off Analysis)을 수행하고 규정된 불확실성 수준 하에서 시스템 구성에 대한 정량적 보장을 제공함으로써 이루어져야 합니다. 본 논문에서는 하이브리드 애플리케이션의 아키텍처 스타일을 정형화함으로써 양자-고전 애플리케이션의 설계 공간을 탐색하는 방법을 제공합니다. 도출된 결과는 제안된 방법이 결정 경계 (Decision Boundaries)를 성공적으로 식별함을 보여줍니다. 이를 통해 사용자의 QoS 기준에 따라 가장 적합한 하이브리드 또는 고전적 구성을 동적으로 선택할 수 있습니다.