論文の概要: Quantum Software Models: The Density Matrix for Classical and Quantum Software Systems Design

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.13755v1
• Date: Thu, 25 Mar 2021 11:12:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-06 21:42:39.048741
• Title: Quantum Software Models: The Density Matrix for Classical and Quantum Software Systems Design
• Title（参考訳）: 量子ソフトウェアモデル:古典的および量子的ソフトウェアシステム設計のための密度行列
• Authors: Iaakov Exman and Alon Tsalik Shmilovich
• Abstract要約: 量子コンピュータに対する最近の研究努力は、量子コンピューティングが古典コンピューティングの実用的な代替品として、時間をかけて実現できるという期待を高めている。 本稿では,設計密度行列から得られる射影演算子の観点からモジュラー設計を定式化し,実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Linear Software Models enable rigorous linear algebraic procedures for modular design of classical software systems. These procedures apply a spectral approach to matrix representations - e.g. the Laplacian - of the software system. Recent intensive research efforts towards quantum computers have increased expectations that quantum computing could in due time materialize as a practical alternative to classical computing. It is reasonable to inquire about quantum software desirable features and prepare in advance modular design procedures for quantum software systems. However, it does not make sense to have two totally separate procedures for modular design, one for classical software systems and another for quantum software systems. This paper claims that there should be just a single unified and rigorous design procedure for both classical and quantum software systems. Our common design procedure starting point for both classical and quantum software systems is Von Neumann quantum notion of Density Operator and its Density Matrix representation. This paper formulates and demonstrates modular design in terms of projection operators obtained from a design Density Matrix and shows their equivalence to the Linear Software Models results of the Laplacian matrix spectrum for the classical case. The application in practice of the design procedure for both classical and quantum software is illustrated by case studies.
• Abstract（参考訳）: 線形ソフトウェアモデルは、古典的ソフトウェアシステムのモジュラー設計のための厳密な線形代数的手続きを可能にする。 これらの手順は、ソフトウェアシステムの行列表現(例えばラプラシアン)にスペクトル的アプローチを適用する。 量子コンピュータに対する近年の集中的な研究は、量子コンピューティングが古典コンピューティングの実用的な代替手段として実現できるという期待を高めている。 量子ソフトウェアに望ましい機能について問い合わせ、量子ソフトウェアシステムのモジュール設計手順を事前に準備することは合理的である。 しかし、モジュール設計には古典的ソフトウェアシステムと量子ソフトウェアシステムには2つの全く別の手順があるというわけにはいかない。 この論文は、古典的および量子的両方のソフトウェアシステムに対して、単一の統一的で厳密な設計手順が存在するべきだと主張している。 古典的および量子的ソフトウェアシステムの共通設計手順は、密度演算子のフォン・ノイマン量子概念とその密度行列表現である。 本稿では、設計密度行列から得られる射影演算子を用いてモジュラー設計を定式化し、古典的ケースに対するラプラシア行列スペクトルの線形ソフトウェアモデルと等価性を示す。 古典的ソフトウェアと量子ソフトウェアの両方の設計手順を実践するアプリケーションは、ケーススタディによって示される。

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