論文の概要: Design by Contract Framework for Quantum Software

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.17750v1
• Date: Fri, 31 Mar 2023 00:21:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-03 15:37:33.160392
• Title: Design by Contract Framework for Quantum Software
• Title（参考訳）: 量子ソフトウェアのための契約フレームワークによる設計
• Authors: Masaomi Yamaguchi and Nobukazu Yoshioka
• Abstract要約: 本稿では,量子ソフトウェアのための設計・設計フレームワークを提案する。 特定の手順によって構築された全ての量子回路の入力および出力状態に関するアサーションを提供する。 我々のフレームワークは量子ソフトウェアの全手順を検証するのに十分な表現力を持っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9988400064884826
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: To realize reliable quantum software, techniques to automatically ensure the quantum software's correctness have recently been investigated. However, they primarily focus on fixed quantum circuits rather than the procedure of building quantum circuits. Despite being a common approach, the correctness of building circuits using different parameters following the same procedure is not guaranteed. To this end, we propose a design-by-contract framework for quantum software. Our framework provides a python-embedded language to write assertions on the input and output states of all quantum circuits built by certain procedures. Additionally, it provides a method to write assertions about the statistical processing of measurement results to ensure the procedure's correctness for obtaining the final result. These assertions are automatically checked using a quantum computer simulator. For evaluation, we implemented our framework and wrote assertions for some widely used quantum algorithms. Consequently, we found that our framework has sufficient expressive power to verify the whole procedure of quantum software.
• Abstract（参考訳）: 信頼性の高い量子ソフトウェアを実現するため、量子ソフトウェアの正しさを自動的に保証する手法が最近研究されている。 しかし、それらは主に固定量子回路ではなく固定量子回路に焦点を当てている。 一般的な手法であるにもかかわらず、同じ手順に従う異なるパラメータを用いた構築回路の正しさは保証されない。 この目的のために,量子ソフトウェアのための設計・契約フレームワークを提案する。 我々のフレームワークはpython組み込み言語を提供し、特定の手続きによって構築された全ての量子回路の入出力状態に対するアサーションを記述する。 さらに、測定結果の統計的処理に関するアサーションを書き、最終結果を得るための手続きの正確性を保証する方法も提供する。 これらのアサーションは量子コンピュータシミュレータを使って自動的にチェックされる。 評価のために、我々はフレームワークを実装し、広く使われている量子アルゴリズムのアサーションを書いた。 その結果、我々のフレームワークは量子ソフトウェアの全手続きを検証するのに十分な表現力を持っていることがわかった。

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