CN110083454A - 一种带有量子计算机的混合云服务编排方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种带有量子计算机的混合云服务编排方法。该带有量子计算机的混合云服务编排方法，将云中心聚集的量子计算机计算资源进行云化管理，结合经典计算机构成的云中心，形成带有量子计算机的混合云中心。该带有量子计算机的混合云服务编排方法，不仅能够充分提升量子计算机的运行效率，更加有效地利用量子计算机，还能满足开发者自定义个性化的需求，提升了整个云中心的灵活性，便于开发出更加高效的量子算法；另外，利用收集的服务调用相关数据，持续优化调度算法，也使得异构云服务组合调用更加合理高效。

Description

一种带有量子计算机的混合云服务编排方法

技术领域

本发明涉及云计算和量子计算技术领域，特别涉及一种带有量子计算机的混合云服务编排方法。

背景技术

随着云计算的发展，各类应用系统已经渐渐转向云端。云端中心聚合了大量的物理硬件资源，如服务器、网络、内存及存储等，采用虚拟化技术将其进行抽取、转换后统一呈现出来，实现了异构网络计算资源的统一的分配、调度和管理，集中建设数据中心大大降低了计算和存储的成本。虚拟化技术作为一种资源管理技术，有效的解决了高性能物理硬件资源产能过剩超配问题以及老旧硬件资源利用率过低带来的重组重用问题，将底层硬件物理资源透明化，从而最大化的利用硬件资源。

量子计算机(Quantum Computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机可以超越现在最好的经典超级计算机，几乎所有的基础问题已经在理论上得到了解决。量子计算机的作用还远不止是解决一些经典计算机无法解决的问题，与经典计算机相比，量子计算机最重要的优越性体现在量子并行计算上。经典计算机需要耗时上万年的某些计算任务，量子计算机在几分钟甚至瞬间可完成。业界普遍预计，量子计算将有可能在人工智能、新材料设计、药物开发以及复杂优化调度等方向带来新的革命。

目前，实现量子计算机的途径主要有5种方法，分别是超导、离子阱、量子点、量子光学和拓扑量子计算，未来可能还会有其他形式。量子云中心会共存多种不同实现方式、不同规格的量子计算机，统一对外提供量子云服务。由于量子计算极限的计算力和独特的计算方式等特性，在解决某些问题上运算速度会比经典计算机架构快很多。例如，量子计算机能够利用量子系统的指数性质进行矩阵运算，特别是对于大型矩阵和向量的运算，这样实现了对需要处理大量数据的人工智能的加速，这也使得量子计算云服务在云端与传统的业务应用有更大的结合。在这种情况下，如何有效的将量子服务进行云化，并与经典计算机架构形成的云服务进行融合，实现混合云下高效友好的服务编排成为亟需解决的问题。

基于此，本发明提出了一种带有量子计算机的混合云服务编排方法。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的带有量子计算机的混合云服务编排方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：将云中心聚集的量子计算机计算资源进行云化管理，结合经典计算机构成的云中心，形成带有量子计算机的混合云中心；将量子服务进行转换适配，使其符合经典计算机构成的云中心的服务发现及服务管理的规格要求，并将量子服务对接到经典计算机构成的云中心，实现统一的服务管理；基于统一的服务接口，使用可视化服务编排工具，通过拖拽完成量子服务与经典计算机服务的混合编排，形成新的业务逻辑；另外，带有量子计算机的混合云中心提供完整的使能开放服务和量子云应用开发服务，使开发者可以更加灵活地进行个性化的服务组合。

所述量子计算机可以采用超导量子计算机，离子阱量子计算机，量子点量子计算机，量子光学量子计算机和拓扑量子计算机中的任意实现形式，并通过信号采集系统，模拟数字转换模块及量子测控系统实现量子计算应用程序的执行；同时带有量子计算机的混合云中心屏蔽不同实现形式的量子计算机，对外提供统一的服务。

将运行在量子计算机上的通用算法按照经典计算机的服务接口规范进行封装，并提供相应的服务规格及服务发现接口，形成量子服务工厂；并通过量子服务工厂将量子服务进行转换适配，将量子服务的能力开放出去，使开发者可以有效利用现有量子服务或者开发自定义的量子计算算法；开发者通过量子服务工厂贡献量子计算算法形成量子服务，带有量子计算机的混合云中心将量子服务和经典计算机服务进行融合，通过带有量子计算机的混合云中心提供的可视化服务编排工具进行服务编排，形成新的业务逻辑，在混合云异构环境下执行，既能提高业务应用的运行效率，也能提升量子计算机的使用效率。

所述量子服务包含监控接口，用于实时监控量子服务的运行状况。

所述带有量子计算机的混合云中心通过经典计算机架构的云基础设施提供量子计算机的相关服务，包括服务注册、服务发现、服务管理和服务调度；同时，所述带有量子计算机的混合云中心提供量子计算机资源服务，允许开发者直接编写量子应用程序，运行在物理量子计算机中；所述量子计算机云化后可以提供量子物理算法运行环境，执行客户自定义个性化的量子算法，能够提升整个云中心的灵活性。

所述带有量子计算机的混合云中心也能提供传统的云服务，包括基于PaaS平台提供预置服务和云服务调度相关服务；所述预置服务包括数据存储服务，Web中间件服务，物联网服务，大数据服务和人工智能服务；所述云服务调度相关服务包括云中心的服务管理，服务注册，服务发现和外部服务对接。

业务应用是由一系列服务通过编排而成的完成特定业务功能的业务实体，而且一系列服务之间是有密切关系的，前面服务的输出是后面服务的输入，同时也存在服务编排路径并行或根据条件跳转的情况。

本发明带有量子计算机的混合云服务编排方法，包括以下步骤：

步骤101、在经典计算机构成的云中心注册其平台预置服务；

步骤102、开发者通过经典计算机构成的云中心提供的注册服务，完成其开发的服务注册；

步骤103、开发者将在量子计算机上高效执行的算法和过程进行封装，并将其服务规格在带有量子计算机的混合云中心中进行量子服务的注册；

步骤104、所述带有量子计算机的混合云中心通过量子服务工厂将量子服务进行接口转换适配，使量子服务符合经典计算机构成的云中心的服务要求；

步骤105、所述量子服务工厂与经典计算机构成的云中心进行外部服务对接，完成服务目录共享；

步骤106、开发者使用带有量子计算机的混合云中心提供的可视化服务编排工具，通过简单拖拽完成量子服务与经典计算机服务的混合编排，形成新的业务逻辑，生成应用，并存储到带有量子计算机的混合云中心；

步骤107、开发者使用基于带有量子计算机的混合云中心的使能开放和量子云应用开发支撑服务，编写代码实现服务组合调用，形成应用，并存储带有量子计算机的混合云中心；

步骤108、带有量子计算机的混合云中心为带有量子计算的应用创建实例；

步骤109、通过带有量子计算的应用实例将其对量子服务的调用频率、峰值时间段、资源要求和服务质量要求信息发送给量子服务工厂；

步骤110、带有量子计算机的混合云中心执行带有量子计算的应用，访问带有量子计算机的混合云中心的服务目录，获取组合服务的服务规格描述；

步骤111、带有量子计算机的混合云中心根据规格描述通过服务发现功能，为调用服务创建实例，准备执行服务；

步骤112、带有量子计算的应用通过服务调度模块，选择调用最优的云服务完成业务逻辑，并记录服务调用过程中的相关数据；

步骤113、当带有量子计算机的混合云中心需要调用量子服务时，通过量子服务工厂对接量子服务，实现量子服务的调用；

步骤114、通过量子服务提供的监控接口，实时查看量子服务的执行状况，并以图形化方式进行展示；

步骤115、量子服务执行完毕，返回结果，并根据量子服务调用的情况，选择释放或保持量子计算机资源；

步骤116、带有量子计算的应用执行完成，销毁相关资源，并将执行服务收集相关数据保存到带有量子计算机的混合云中心存储中，同时反馈给服务调度组件；

步骤117、带有量子计算机的混合云中心持续收集服务调用情况数据，优化服务选择和调度功能。

本发明的有益效果是：该带有量子计算机的混合云服务编排方法，不仅能够充分提升量子计算机的运行效率，更加有效地利用量子计算机，还能满足开发者自定义个性化的需求，提升了整个云中心的灵活性，便于开发出更加高效的量子算法；另外，利用收集的服务调用相关数据，持续优化调度算法，也使得异构云服务组合调用更加合理高效。

附图说明

附图1为本发明带有量子计算机的混合云中心示意图。

附图2为本发明带有量子计算机的混合云服务编排方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

该带有量子计算机的混合云服务编排方法，将云中心聚集的量子计算机计算资源进行云化管理，结合经典计算机构成的云中心，形成带有量子计算机的混合云中心；将量子服务进行转换适配，使其符合经典计算机构成的云中心的服务发现及服务管理的规格要求，并将量子服务对接到经典计算机构成的云中心，实现统一的服务管理；基于统一的服务接口，使用可视化服务编排工具，通过拖拽完成量子服务与经典计算机服务的混合编排，形成新的业务逻辑；另外，带有量子计算机的混合云中心提供完整的使能开放服务和量子云应用开发服务，使开发者可以更加灵活地进行个性化的服务组合。

所述量子计算机可以采用超导量子计算机，离子阱量子计算机，量子点量子计算机，量子光学量子计算机和拓扑量子计算机中的任意实现形式，并通过信号采集系统，模拟数字转换模块及量子测控系统实现量子计算应用程序的执行；同时带有量子计算机的混合云中心屏蔽不同实现形式的量子计算机，对外提供统一的服务。

将运行在量子计算机上的通用算法按照经典计算机的服务接口规范进行封装，并提供相应的服务规格及服务发现接口，形成量子服务工厂；并通过量子服务工厂将量子服务进行转换适配，将量子服务的能力开放出去，使开发者可以有效利用现有量子服务或者开发自定义的量子计算算法；开发者通过量子服务工厂贡献量子计算算法形成量子服务，带有量子计算机的混合云中心将量子服务和经典计算机服务进行融合，通过带有量子计算机的混合云中心提供的可视化服务编排工具进行服务编排，形成新的业务逻辑，在混合云异构环境下执行，既能提高业务应用的运行效率，也能提升量子计算机的使用效率。

所述量子服务包含监控接口，用于实时监控量子服务的运行状况。

所述带有量子计算机的混合云中心通过经典计算机架构的云基础设施提供量子计算机的相关服务，包括服务注册、服务发现、服务管理和服务调度；同时，所述带有量子计算机的混合云中心提供量子计算机资源服务，允许开发者直接编写量子应用程序，运行在物理量子计算机中；所述量子计算机云化后可以提供量子物理算法运行环境，执行客户自定义个性化的量子算法，能够提升整个云中心的灵活性。

所述带有量子计算机的混合云中心也能提供传统的云服务，包括基于PaaS平台提供预置服务和云服务调度相关服务；所述预置服务包括数据存储服务，Web中间件服务，物联网服务，大数据服务和人工智能服务；所述云服务调度相关服务包括云中心的服务管理，服务注册，服务发现和外部服务对接。

业务应用是由一系列服务通过编排而成的完成特定业务功能的业务实体，而且一系列服务之间是有密切关系的，前面服务的输出是后面服务的输入，同时也存在服务编排路径并行或根据条件跳转的情况。

该带有量子计算机的混合云服务编排方法，包括以下步骤：

步骤101、在经典计算机构成的云中心注册其平台预置服务；

步骤102、开发者通过经典计算机构成的云中心提供的注册服务，完成其开发的服务注册；

步骤103、开发者将在量子计算机上高效执行的算法和过程进行封装，并将其服务规格在带有量子计算机的混合云中心中进行量子服务的注册；

步骤104、所述带有量子计算机的混合云中心通过量子服务工厂将量子服务进行接口转换适配，使量子服务符合经典计算机构成的云中心的服务要求；

步骤105、所述量子服务工厂与经典计算机构成的云中心进行外部服务对接，完成服务目录共享；

步骤106、开发者使用带有量子计算机的混合云中心提供的可视化服务编排工具，通过简单拖拽完成量子服务与经典计算机服务的混合编排，形成新的业务逻辑，生成应用，并存储到带有量子计算机的混合云中心；

步骤107、开发者使用基于带有量子计算机的混合云中心的使能开放和量子云应用开发支撑服务，编写代码实现服务组合调用，形成应用，并存储带有量子计算机的混合云中心；

步骤108、带有量子计算机的混合云中心为带有量子计算的应用创建实例；

步骤109、通过带有量子计算的应用实例将其对量子服务的调用频率、峰值时间段、资源要求和服务质量要求信息发送给量子服务工厂；

步骤110、带有量子计算机的混合云中心执行带有量子计算的应用，访问带有量子计算机的混合云中心的服务目录，获取组合服务的服务规格描述；

步骤111、带有量子计算机的混合云中心根据规格描述通过服务发现功能，为调用服务创建实例，准备执行服务；

步骤112、带有量子计算的应用通过服务调度模块，选择调用最优的云服务完成业务逻辑，并记录服务调用过程中的相关数据；

步骤113、当带有量子计算机的混合云中心需要调用量子服务时，通过量子服务工厂对接量子服务，实现量子服务的调用；

步骤114、通过量子服务提供的监控接口，实时查看量子服务的执行状况，并以图形化方式进行展示；

步骤115、量子服务执行完毕，返回结果，并根据量子服务调用的情况，选择释放或保持量子计算机资源；

步骤116、带有量子计算的应用执行完成，销毁相关资源，并将执行服务收集相关数据保存到带有量子计算机的混合云中心存储中，同时反馈给服务调度组件；

步骤117、带有量子计算机的混合云中心持续收集服务调用情况数据，优化服务选择和调度功能。

该带有量子计算机的混合云服务编排方法，由云中心聚集大量量子计算机计算资源，结合经典计算机集群构成的云平台，形成量子云中心；云化的平台屏蔽了量子计算机不同量子实现方式带来的差异，实现了按需分配，充分提升了量子计算机的运行效率，能够更加有效地利用量子计算机。同时，通过将运行在量子计算机上的一些通用算法按照经典计算机的服务接口规范进行封装，形成统一的服务接口；通过服务工厂完成服务的注册、发现、调度以及使能开放，实现了与多个经典计算机架构云中心服务的对接和自动适配；并将服务目录共享给多个外部云中心，完成了云中心服务的统一，进而通过友好的可视化的方式进行服务编排，形成新的业务逻辑，提升业务应用的运行效率；专门针对量子计算机单独提供量子计算相关能力的开放，云化后的量子计算机云中心为量子算法开发者提供量子物理算法的运行环境，满足了开发者自定义个性化的需求，提升了整个云中心的灵活性，便于开发出更加高效的量子算法；在混合云异构环境下执行服务编排后的应用，通过实时监控量子计算机的运行状况，及时处理异常问题，优化应用。另外，利用收集的服务调用相关数据，持续优化调度算法，也使得异构云服务组合调用更加合理高效。

Claims (8)

1.一种带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：将云中心聚集的量子计算机计算资源进行云化管理，结合经典计算机构成的云中心，形成带有量子计算机的混合云中心；将量子服务进行转换适配，使其符合经典计算机构成的云中心的服务发现及服务管理的规格要求，并将量子服务对接到经典计算机构成的云中心，实现统一的服务管理；基于统一的服务接口，使用可视化服务编排工具，通过拖拽完成量子服务与经典计算机服务的混合编排，形成新的业务逻辑；另外，带有量子计算机的混合云中心提供完整的使能开放服务和量子云应用开发服务，使开发者可以更加灵活地进行个性化的服务组合。

2.根据权利要求1所述的带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：所述量子计算机可以采用超导量子计算机，离子阱量子计算机，量子点量子计算机，量子光学量子计算机和拓扑量子计算机中的任意实现形式，并通过信号采集系统，模拟数字转换模块及量子测控系统实现量子计算应用程序的执行；同时带有量子计算机的混合云中心屏蔽不同实现形式的量子计算机，对外提供统一的服务。

3.根据权利要求1所述的带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：将运行在量子计算机上的通用算法按照经典计算机的服务接口规范进行封装，并提供相应的服务规格及服务发现接口，形成量子服务工厂；并通过量子服务工厂将量子服务进行转换适配，将量子服务的能力开放出去，使开发者可以有效利用现有量子服务或者开发自定义的量子计算算法；开发者通过量子服务工厂贡献量子计算算法形成量子服务，带有量子计算机的混合云中心将量子服务和经典计算机服务进行融合，通过带有量子计算机的混合云中心提供的可视化服务编排工具进行服务编排，形成新的业务逻辑，在混合云异构环境下执行，既能提高业务应用的运行效率，也能提升量子计算机的使用效率。

4.根据权利要求3所述的带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：所述量子服务包含监控接口，用于实时监控量子服务的运行状况。

5.根据权利要求1所述的带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：所述带有量子计算机的混合云中心通过经典计算机架构的云基础设施提供量子计算机的相关服务，包括服务注册、服务发现、服务管理和服务调度；同时，所述带有量子计算机的混合云中心提供量子计算机资源服务，允许开发者直接编写量子应用程序，运行在物理量子计算机中；所述量子计算机云化后可以提供量子物理算法运行环境，执行客户自定义个性化的量子算法，能够提升整个云中心的灵活性。

6.根据权利要求5所述的带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：所述带有量子计算机的混合云中心也能提供传统的云服务，包括基于PaaS平台提供预置服务和云服务调度相关服务；所述预置服务包括数据存储服务，Web中间件服务，物联网服务，大数据服务和人工智能服务；所述云服务调度相关服务包括云中心的服务管理，服务注册，服务发现和外部服务对接。

7.根据权利要求3所述的带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于：业务应用是由一系列服务通过编排而成的完成特定业务功能的业务实体，而且一系列服务之间是有密切关系的，前面服务的输出是后面服务的输入，同时也存在服务编排路径并行或根据条件跳转的情况。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的带有量子计算机的混合云服务编排方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101、在经典计算机构成的云中心注册其平台预置服务；

步骤102、开发者通过经典计算机构成的云中心提供的注册服务，完成其开发的服务注册；

步骤103、开发者将在量子计算机上高效执行的算法和过程进行封装，并将其服务规格在带有量子计算机的混合云中心中进行量子服务的注册；

步骤104、所述带有量子计算机的混合云中心通过量子服务工厂将量子服务进行接口转换适配，使量子服务符合经典计算机构成的云中心的服务要求；

步骤105、所述量子服务工厂与经典计算机构成的云中心进行外部服务对接，完成服务目录共享；

步骤106、开发者使用带有量子计算机的混合云中心提供的可视化服务编排工具，通过简单拖拽完成量子服务与经典计算机服务的混合编排，形成新的业务逻辑，生成应用，并存储到带有量子计算机的混合云中心；

步骤107、开发者使用基于带有量子计算机的混合云中心的使能开放和量子云应用开发支撑服务，编写代码实现服务组合调用，形成应用，并存储带有量子计算机的混合云中心；

步骤108、带有量子计算机的混合云中心为带有量子计算的应用创建实例；

步骤109、通过带有量子计算的应用实例将其对量子服务的调用频率、峰值时间段、资源要求和服务质量要求信息发送给量子服务工厂；

步骤110、带有量子计算机的混合云中心执行带有量子计算的应用，访问带有量子计算机的混合云中心的服务目录，获取组合服务的服务规格描述；

步骤111、带有量子计算机的混合云中心根据规格描述通过服务发现功能，为调用服务创建实例，准备执行服务；

步骤112、带有量子计算的应用通过服务调度模块，选择调用最优的云服务完成业务逻辑，并记录服务调用过程中的相关数据；

步骤113、当带有量子计算机的混合云中心需要调用量子服务时，通过量子服务工厂对接量子服务，实现量子服务的调用；

步骤114、通过量子服务提供的监控接口，实时查看量子服务的执行状况，并以图形化方式进行展示；

步骤115、量子服务执行完毕，返回结果，并根据量子服务调用的情况，选择释放或保持量子计算机资源；

步骤116、带有量子计算的应用执行完成，销毁相关资源，并将执行服务收集相关数据保存到带有量子计算机的混合云中心存储中，同时反馈给服务调度组件；

步骤117、带有量子计算机的混合云中心持续收集服务调用情况数据，优化服务选择和调度功能。