論文の概要: Which Quantum Circuit Mutants Shall Be Used? An Empirical Evaluation of
Quantum Circuit Mutations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.16913v2
- Date: Thu, 4 Jan 2024 13:57:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-05 17:10:32.379463
- Title: Which Quantum Circuit Mutants Shall Be Used? An Empirical Evaluation of
Quantum Circuit Mutations
- Title(参考訳): どの量子回路変異体を使うのか?
量子回路変異の実証評価
- Authors: E\~naut Mendiluze Usandizaga, Tao Yue, Paolo Arcaini and Shaukat Ali
- Abstract要約: 実世界の382個の量子回路を変異させた700K以上の故障ベンチマーク(量子回路)を用いて,大規模な実験評価を行った。
この結果に基づいて、量子突然変異解析手法を体系的に定義する上で、研究者にとって貴重な知見を提供する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 8.134994076065851
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As a new research area, quantum software testing lacks systematic testing
benchmarks to assess testing techniques' effectiveness. Recently, some
open-source benchmarks and mutation analysis tools have emerged. However, there
is insufficient evidence on how various quantum circuit characteristics (e.g.,
circuit depth, number of quantum gates), algorithms (e.g., Quantum Approximate
Optimization Algorithm), and mutation characteristics (e.g., mutation
operators) affect the most mutant detection in quantum circuits. Studying such
relations is important to systematically design faulty benchmarks with varied
attributes (e.g., the difficulty in detecting a seeded fault) to facilitate
assessing the cost-effectiveness of quantum software testing techniques
efficiently. To this end, we present a large-scale empirical evaluation with
more than 700K faulty benchmarks (quantum circuits) generated by mutating 382
real-world quantum circuits. Based on the results, we provide valuable insights
for researchers to define systematic quantum mutation analysis techniques. We
also provide a tool to recommend mutants to users based on chosen
characteristics (e.g., a quantum algorithm type) and the required difficulty of
killing mutants. Finally, we also provide faulty benchmarks that can already be
used to assess the cost-effectiveness of quantum software testing techniques.
- Abstract(参考訳): 新しい研究分野として、量子ソフトウェアテストはテスト手法の有効性を評価するための体系的なテストベンチマークを欠いている。
最近、いくつかのオープンソースのベンチマークと変異解析ツールが登場した。
しかし、様々な量子回路特性(例えば、回路深さ、量子ゲート数)、アルゴリズム(例えば、量子近似最適化アルゴリズム)、突然変異特性(例えば、突然変異演算子)が量子回路における最も変異検出にどのように影響するかの証拠は不十分である。
このような関係を研究することは、様々な特性(例えば、シードされた障害を検出するのが難しい)の欠陥ベンチマークを体系的に設計し、量子ソフトウェアテスト技術のコスト効率を効率的に評価する上で重要である。
そこで本研究では,実世界の382個の量子回路を変異させた700K以上の故障ベンチマーク(量子回路)を用いて,大規模な実験評価を行う。
この結果をもとに,系統的量子突然変異解析手法を研究者が定義するための貴重な知見を提供する。
また、選択した特徴(例えば、量子アルゴリズムタイプ)とミュータントを殺すことの難しさに基づいて、ユーザにミュータントを推薦するツールも提供する。
最後に,量子ソフトウェアテスト手法のコスト効率を評価するために,すでに使用可能な不備なベンチマークも提供しています。
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