論文の概要: The Road to Hybrid Quantum Programs: Characterizing the Evolution from Classical to Hybrid Quantum Software

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11450v1
• Date: Fri, 14 Mar 2025 14:37:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-17 13:08:38.736086
• Title: The Road to Hybrid Quantum Programs: Characterizing the Evolution from Classical to Hybrid Quantum Software
• Title（参考訳）: ハイブリッド量子プログラムへの道:古典からハイブリッド量子ソフトウェアへの進化を特徴づける
• Authors: Vincenzo De Maio, Ivona Brandic, Ewa Deelman, Jürgen Cito,
• Abstract要約: 量子マシン上で有意義に実行できる量子候補コードフラグメントを識別する努力は、主に静的コード解析に依存している。 本稿では,古典的プログラムにおける量子候補とその適切な符号化過程を体系的に定式化することを目的とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1240846678117546
• License:
• Abstract: Quantum computing exhibits the unique capability to natively and efficiently encode various natural phenomena, promising theoretical speedups of several orders of magnitude. However, not all computational tasks can be efficiently executed on quantum machines, giving rise to hybrid systems, where some portions of an application run on classical machines, while others utilize quantum resources. Efforts to identify quantum candidate code fragments that can meaningfully execute on quantum machines primarily rely on static code analysis. Yet, the state-of-the-art in static code analysis for quantum candidates remains in its infancy, with limited applicability to specific frameworks and languages, and a lack of generalizability. Existing methods often involve a trial-and-error approach, relying on the intuition and expertise of computer scientists, resulting in varying identification durations ranging from minutes to days for a single application. This paper aims to systematically formalize the process of identifying quantum candidates and their proper encoding within classical programs. Our work addresses the critical initial step in the development of automated reasoning techniques for code-to-code translation, laying the foundation for more efficient quantum software engineering. Particularly, this study investigates a sociotechnical phenomenon where the starting point is not a problem directly solvable with QC, but rather an existing classical program that addresses the problem. In doing so, it underscores the interdisciplinary nature of QC application development, necessitating collaboration between domain experts, computer scientists, and physicists to harness the potential of quantum computing effectively.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、様々な自然現象をネイティブかつ効率的にエンコードし、数桁の理論的スピードアップを約束するユニークな能力を示す。 しかしながら、全ての計算タスクが量子マシン上で効率的に実行されるわけではないため、アプリケーションの一部が古典的なマシン上で動作し、他の部分は量子資源を使用するハイブリッドシステムが生まれる。 量子マシン上で有意義に実行できる量子候補コードフラグメントを識別する努力は、主に静的コード解析に依存している。 しかし、量子候補に対する静的コード解析の最先端は、まだ初期段階にあり、特定のフレームワークや言語に限定した適用性、一般化性の欠如がある。 既存の手法では、コンピュータ科学者の直感と専門知識を頼りに試行錯誤のアプローチがしばしば行われ、1つのアプリケーションで数分から数日の識別期間が変化する。 本稿では,古典的プログラムにおける量子候補とその適切な符号化過程を体系的に定式化することを目的とする。 我々の研究は、コードからコードへの翻訳のための自動推論技術の開発における重要な最初のステップに対処し、より効率的な量子ソフトウェア工学の基礎を築いた。 特に,本研究では,開始点がQCで直接解ける問題ではなく,その問題に対処する既存の古典的プログラムである社会技術的現象を考察する。 そうすることで、QCアプリケーション開発の学際的な性質を強調し、量子コンピューティングの可能性を効果的に活用するために、ドメインの専門家、コンピュータ科学者、物理学者の協力を必要とします。

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