QLEAN: Quantum Lean Computing in FORQ

Overzicht

QLEAN (Quantum Lean Computing) is het principe waarbij quantumcomputing uitsluitend wordt ingezet voor die onderdelen van een programma die aantoonbaar voordeel opleveren. FORQ past dit principe toe door alleen die segmenten van Fortran-broncode te vertalen naar quantumcircuits die geschikt zijn voor NISQ-hardware en tijdswinst genereren.

Concept

QLEAN staat voor een minimalistische benadering van quantumcomputing. In plaats van volledige programma's naar quantumhardware te verplaatsen, selecteert FORQ alleen de meest geschikte berekeningen. Dit voorkomt onnodige complexiteit en benut quantumcapaciteit efficiënt.

Motivatie

Quantumcomputers zijn beperkt door:

• ruis en decoherentie;
• beperkte qubit-aantallen;
• circuitdieptebeperkingen;
• hoge foutpercentages.

Daarom is het inefficiënt om volledige programma's quantum-uit te voeren. QLEAN richt zich op gerichte versnelling.

Selectie van Quantum-Geschikte Code

FORQ bepaalt welke delen van een Fortran-programma quantum-geschikt zijn op basis van:

• lineaire algebra-structuren;
• variational parameters;
• paralleliseerbare numerieke kernels;
• algoritmen met potentiële quantumversnelling.

Alle overige code blijft klassiek uitgevoerd.

Lean Quantum Uitvoering

Het QLEAN-principe houdt in dat quantumcircuits:

• klein blijven;
• lage diepte hebben;
• fouttolerant zijn;
• alleen worden ingezet wanneer de klassieke uitvoering suboptimaal is.

Voordelen

QLEAN biedt:

• efficiënte inzet van quantumhardware;
• lagere foutkans door korte circuits;
• voorspelbare prestaties;
• directe integratie met klassieke HPC-systemen.

Rol van FORQ

FORQ implementeert QLEAN door:

• deterministische analyse van Fortran-code;
• formele selectie van quantumgeschikte onderdelen;
• vertaling naar compacte quantumcircuits;
• integratie met klassieke runtime voor hybride uitvoering.

Conclusie

QLEAN maakt quantumcomputing praktisch en efficiënt. FORQ gebruikt dit principe om alleen die berekeningen naar quantumhardware te verplaatsen die daadwerkelijk voordeel opleveren. Hierdoor ontstaat een lean, stabiel en toekomstbestendig ecosysteem.