論文の概要: A Framework for Debugging Quantum Programs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.12269v1
- Date: Mon, 16 Dec 2024 19:00:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-18 13:58:13.379586
- Title: A Framework for Debugging Quantum Programs
- Title（参考訳）: 量子プログラムのデバッグフレームワーク
- Authors: Damian Rovara, Lukas Burgholzer, Robert Wille,
- Abstract要約: 量子プログラムの開発には時間と手間がかかる。
開発者がこれらのエラーを解決するのに役立つ新しいツールはまだほとんど存在していない。
本研究は、https://github.com/cda-tum/mqt-gerでオープンソース実装として利用可能なフレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.704614749567071
- License:
- Abstract: Recent advancements in quantum computing software are gradually increasing the scope and size of quantum programs being developed. At the same time, however, these larger programs provide more possibilities for functional errors that are harder to detect and resolve. Meanwhile, debugging tools that could aid developers in resolving these errors are still barely existent and far from what we take for granted in classical design automation and software engineering. As a result, even if one manages to identify the incorrect behavior of a developed quantum program, detecting and resolving the underlying errors in the program remains a time-consuming and tedious task. Moreover, the exponential growth of the state space in quantum programs makes the efficient manual investigation of errors radically difficult even for respectively simple algorithms, and almost impossible as the number of qubits increases. To address this problem, this work proposes a debugging framework, available as an open-source implementation at https://github.com/cda-tum/mqt-debugger. It assists developers in debugging errors in quantum programs, allowing them to efficiently identify the existence of errors and diagnose their causes. Users are given the ability to place assertions in the code that test for the correctness of a given algorithm and are evaluated using classical simulations of the underlying quantum program. Once an assertion fails, the proposed framework employs different diagnostic methods to point towards possible error causes. This way, the debugging workload for quantum programs is drastically reduced.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングソフトウェアの最近の進歩は、開発中の量子プログラムの範囲とサイズを徐々に増加させつつある。
しかし同時に、これらの大きなプログラムは、検出と解決が困難である機能的エラーの可能性がより高くなる。
一方で、開発者がこれらのエラーを解決するのに役立つデバッグツールは、まだほとんど存在しません。
結果として、たとえ開発済みの量子プログラムの誤った振る舞いを特定できたとしても、プログラムの根底にあるエラーを検出して解決することは、時間がかかり、面倒な作業である。
さらに、量子プログラムにおける状態空間の指数的成長は、それぞれ単純なアルゴリズムであっても、効率的な手動によるエラーの調査を根本的に困難にし、量子ビットの数が増加するにつれてほぼ不可能である。
この問題を解決するために、https://github.com/cda-tum/mqt-debugger.comでオープンソース実装として利用可能なデバッグフレームワークを提案する。
量子プログラムにおけるエラーのデバッグを支援し、エラーの存在を効率よく識別し、原因を診断する。
ユーザーは、与えられたアルゴリズムの正確性をテストするコードにアサーションを配置することができ、基礎となる量子プログラムの古典的なシミュレーションを使用して評価される。
一度アサーションが失敗すると、提案するフレームワークは異なる診断手法を使用してエラーの原因を指摘します。
このようにして、量子プログラムのデバッグ作業量は劇的に削減される。
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