量子计算技术正逐步融入高性能计算（HPC）环境，这一趋势带来了新的挑战与机遇。传统上，量子软件与硬件的集成依赖于供应商特定的适配器和复杂路径，导致操作复杂且难以从试点项目过渡到实际生产。为解决这一问题，研究人员提出了一种以量子设备管理接口（QDMI）为核心的集成方案，旨在简化量子硬件与HPC的整合过程。
QDMI的设计目标是标准化量子设备与HPC软件层之间的边界，提供一个稳定且供应商无关的接口。通过这一接口，适配器、编译器、资源管理器等软件组件可以独立于具体的硬件平台进行开发，从而降低集成成本并提高可维护性。研究人员以IQM Quantum的超导量子计算机为案例，实现了基于QDMI的设备层，并将其与常见的HPC软件工具（如Slurm调度器和Qiskit前端）连接起来。
在实现过程中，QDMI被构建为一个共享库，提供会话管理、属性查询和作业处理等功能。会话管理负责与量子服务器的认证连接，属性查询则将设备的静态和动态数据归一化为标准格式，作业处理则封装了程序提交、状态跟踪和结果检索等操作。通过这种设计，QDMI实现了对底层硬件细节的抽象，使得上层软件可以专注于工作流逻辑而非硬件适配。
为验证QDMI的实用性，研究人员开发了基于C++和Python的语言绑定，使得高级语言可以方便地调用QDMI接口。还实现了面向Qiskit的前端适配器，允许用户使用熟悉的Qiskit工具链提交量子作业，而无需关心底层硬件的具体实现。在调度器集成方面，研究提供了两种模式：脚本级配置和SPANK插件注入。前者适用于初期探索，后者则通过集中注入配置和凭证，简化了运维管理。
在实际部署中，QDMI支持多种场景，包括云量子处理单元（QPU）、本地QPU以及SPANK插件集成。云QPU模式允许用户通过远程访问量子资源，适合交互式开发和测试；本地QPU模式则将量子作业纳入HPC调度系统，实现经典与量子资源的协同调度；SPANK插件集成模式进一步自动化了配置注入和防护措施，提高了运维效率。
为展示QDMI的实际效果，研究人员以量子选择配置相互作用（QSCI）工作流为例进行了演示。QSCI结合了经典计算与量子采样，用于近似多电子哈密顿量的低能谱。通过QDMI，研究人员实现了同一工作流在本地模拟、Slurm分派模拟、本地硬件访问和Slurm分派硬件访问等多种模式下的无缝切换。这一演示表明，QDMI不仅简化了量子硬件的集成，还为混合量子-经典工作流的开发提供了灵活性。
目前，基于IQM Quantum的QDMI实现已公开提供，为其他HPC中心和量子硬件供应商提供了参考。这一成果表明，通过标准化设备管理边界，可以显著降低量子硬件与HPC集成的复杂性，促进量子计算技术的广泛应用。未来，随着更多量子硬件和HPC工具的支持，QDMI有望成为连接量子与经典计算的重要桥梁。
