Fugu-MT 論文翻訳(概要): Q-PAC: Automated Detection of Quantum Bug-Fix Patterns

論文の概要: Q-PAC: Automated Detection of Quantum Bug-Fix Patterns

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.17705v1
Date: Wed, 29 Nov 2023 15:09:32 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-11-30 20:56:15.330619
Title: Q-PAC: Automated Detection of Quantum Bug-Fix Patterns
Title（参考訳）: Q-PAC:量子バグフィックスパターンの自動検出
Authors: Pranav K. Nayak, Krishn V. Kher, M. Bharat Chandra, M. V. Panduranga Rao, Lei Zhang
Abstract要約: 量子ソフトウェアの品質向上のための研究課題(Q-Repair)を提案する。最終的な目標は、機械学習技術を使用して、既存の量子バグの修正パターンを自動的に予測することだ。本フレームワークでは,抽象構文木,構文フィルタ,意味チェックを用いた7つのバグフィックスパターン検出器を開発した。
参考スコア（独自算出の注目度）: 4.00671924018776
License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
Abstract: Context: Bug-fix pattern detection has been investigated in the past in the context of classical software. However, while quantum software is developing rapidly, the literature still lacks automated methods and tools to identify, analyze, and detect bug-fix patterns. To the best of our knowledge, our work previously published in SEKE'23 was the first to leverage classical techniques to detect bug-fix patterns in quantum code. Objective: To extend our previous effort, we present a research agenda (Q-Repair), including a series of testing and debugging methodologies, to improve the quality of quantum software. The ultimate goal is to utilize machine learning techniques to automatically predict fix patterns for existing quantum bugs. Method: As part of the first stage of the agenda, we extend our initial study and propose a more comprehensive automated framework, called Q-PAC, for detecting bug-fix patterns in IBM Qiskit quantum code. In the framework, we develop seven bug-fix pattern detectors using abstract syntax trees, syntactic filters, and semantic checks. Results: To demonstrate our method, we run Q-PAC on a variety of quantum bug-fix patterns using both real-world and handcrafted examples of bugs and fixes. The experimental results show that Q-PAC can effectively identify bug-fix patterns in IBM Qiskit. Conclusion: We hope our initial study on quantum bug-fix detection can bring awareness of quantum software engineering to both researchers and practitioners. Thus, we also publish Q-PAC as an open-source software on GitHub. We would like to encourage other researchers to work on research directions (such as Q-Repair) to improve the quality of the quantum programming.
Abstract（参考訳）: コンテキスト: バグフィックスパターンの検出は、昔から古典的ソフトウェアにおいて研究されてきた。しかし、量子ソフトウェアは急速に発展しているが、この文献にはバグフィックスパターンを識別、分析、検出するための自動化された方法やツールが欠けている。我々の知る限りでは、以前SEKE'23で発表された研究は、量子コードのバグフィックスパターンを検出するために古典的なテクニックを最初に活用したものだった。目的: これまでの取り組みを拡張するため,量子ソフトウェアの品質向上のために,一連のテストおよびデバッグ手法を含む研究アジェンダ(Q-Repair)を提示する。最終的な目標は、機械学習技術を使用して、既存の量子バグの修正パターンを自動的に予測することだ。方法:アジェンダの第1段階の一環として、最初の研究を拡張し、IBM Qiskit量子コードのバグ修正パターンを検出するためのQ-PACと呼ばれるより包括的な自動化フレームワークを提案する。このフレームワークでは,抽象構文木,構文フィルタ,セマンティクスチェックを用いて7つのバグフィックスパターン検出器を開発した。結果:本手法を実証するために,実世界および手作りのバグや修正例を用いて,様々な量子バグ修正パターン上でQ-PACを実行する。実験の結果,Q-PACはIBM Qiskitのバグフィックスパターンを効果的に識別できることがわかった。結論: 量子バグ修正検出に関する最初の研究が、量子ソフトウェア工学の認識を研究者と実践者の両方にもたらすことを願っています。また、Q-PACをオープンソースソフトウェアとしてGitHubに公開しています。量子プログラミングの質を改善するために、他の研究者に(Q-Repairのような)研究の方向性に取り組むよう促したい。

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