論文の概要: Testing Multi-Subroutine Quantum Programs: From Unit Testing to
Integration Testing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.17407v1
- Date: Fri, 30 Jun 2023 05:31:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-09 14:00:10.923251
- Title: Testing Multi-Subroutine Quantum Programs: From Unit Testing to
Integration Testing
- Title（参考訳）: マルチサブルーチン量子プログラムのテスト: 単体テストから統合テストへ
- Authors: Peixun Long and Jianjun Zhao
- Abstract要約: 量子プログラムのテストは、量子システムの特徴的な特徴のために、ユニークな課題を生んでいる。
量子プログラミングの複雑さに合わせた体系的なテストプロセスを提案する。
我々は、様々な突然変異やランダムな入力を含む、典型的な量子サブルーチンの包括的なテストを行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7704011486040847
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing has emerged as a promising field with the potential to
revolutionize various domains by harnessing the principles of quantum
mechanics. As quantum hardware and algorithms continue to advance, the
development of high-quality quantum software has become crucial. However,
testing quantum programs poses unique challenges due to the distinctive
characteristics of quantum systems and the complexity of multi-subroutine
programs. In this paper, we address the specific testing requirements of
multi-subroutine quantum programs. We begin by investigating critical
properties through a survey of existing quantum libraries, providing insights
into the challenges associated with testing these programs. Building upon this
understanding, we present a systematic testing process tailored to the
intricacies of quantum programming. The process covers unit testing and
integration testing, with a focus on aspects such as IO analysis, quantum
relation checking, structural testing, behavior testing, and test case
generation. We also introduce novel testing principles and criteria to guide
the testing process. To evaluate our proposed approach, we conduct
comprehensive testing on typical quantum subroutines, including diverse
mutations and randomized inputs. The analysis of failures provides valuable
insights into the effectiveness of our testing methodology. Additionally, we
present case studies on representative multi-subroutine quantum programs,
demonstrating the practical application and effectiveness of our proposed
testing processes, principles, and criteria.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、量子力学の原理を利用して様々な領域に革命をもたらす可能性を持つ有望な分野として登場した。
量子ハードウェアとアルゴリズムが進歩を続けるにつれ、高品質な量子ソフトウェアの開発が重要になっている。
しかしながら、量子プログラムのテストは、量子システムの特性とマルチサブルーチンプログラムの複雑さのために、ユニークな課題をもたらす。
本稿では,マルチサブルーチン量子プログラムの特定のテスト要件について述べる。
まず、既存の量子ライブラリの調査を通じて臨界特性を調査し、これらのプログラムをテストする際の課題に関する洞察を提供する。
この理解に基づいて,量子プログラミングの複雑さに合わせた体系的テストプロセスを提案する。
このプロセスは、IO分析、量子関係チェック、構造テスト、振る舞いテスト、テストケース生成といった側面に重点を置いて、単体テストと統合テストをカバーする。
また、テストプロセスを導くために、新しいテスト原則と基準を導入します。
提案手法を評価するため,様々な突然変異やランダムな入力を含む典型的な量子サブルーチンの包括的検証を行った。
失敗の分析は、テスト方法論の有効性に関する貴重な洞察を提供する。
さらに,本研究は,提案した試験プロセス,原理,基準の実践的適用と有効性を示す,代表的マルチサブルーチン量子プログラムのケーススタディを示す。
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