論文の概要: QITE: Assembly-Level, Cross-Platform Testing of Quantum Computing Platforms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.17322v1
• Date: Fri, 21 Mar 2025 17:17:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-24 15:40:10.547258
• Title: QITE: Assembly-Level, Cross-Platform Testing of Quantum Computing Platforms
• Title（参考訳）: QITE: 量子コンピューティングプラットフォームのアセンブリレベル、クロスプラットフォームテスト
• Authors: Matteo Paltenghi, Michael Pradel,
• Abstract要約: 量子コンピューティングプラットフォームは、量子固有のバグの影響を受けやすい。 QITEは量子コンピューティングプラットフォームのための最初のクロスプラットフォームテストフレームワークである。 広く使われている4つの量子コンピューティングプラットフォーム上でQITEを評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.351834312054844
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing platforms are susceptible to quantum-specific bugs (e.g., incorrect ordering of qubits or incorrect implementation of quantum abstractions), which are difficult to detect and require specialized expertise. The field faces challenges due to a fragmented landscape of platforms and rapid development cycles that often prioritize features over the development of robust platform testing frameworks, severely hindering the reliability of quantum software. To address these challenges, we present QITE, the first cross-platform testing framework for quantum computing platforms, which leverages QASM, an assembly-level representation, to ensure consistency across different platforms. QITE introduces the novel ITE process to generate equivalent quantum programs by iteratively (I)mporting assembly into platform representations, (T)ransforming via platform optimization and gate conversion, and (E)xporting back to assembly. It uses a crash oracle to detect failures during cross-platform transformations and an equivalence oracle to validate the semantic consistency of the final sets of assembly programs, which are expected to be equivalent by construction. We evaluate QITE on four widely-used quantum computing platforms: Qiskit, PennyLane, Pytket, and BQSKit, revealing 17 bugs, 14 of which are already confirmed or even fixed. Our results demonstrate QITE's effectiveness, its complementarity to existing quantum fuzzers in terms of code coverage, and its ability to expose bugs that have been out of reach for existing testing techniques.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングプラットフォームは、量子固有のバグ(例えば、量子ビットの不正な順序付けや量子抽象の不正な実装)の影響を受けやすい。 プラットフォームの断片化と、堅牢なプラットフォームテスティングフレームワークの開発よりも機能を優先する迅速な開発サイクルによって、量子ソフトウェアの信頼性が著しく損なわれているため、この分野は課題に直面している。 これらの課題に対処するために、異なるプラットフォーム間での一貫性を確保するために、アセンブリレベルの表現であるQASMを活用する量子コンピューティングプラットフォームのための、最初のクロスプラットフォームテストフレームワークであるQITEを紹介する。 QITEは、(I)アセンブリをプラットフォーム表現に反復的にmportし、(T)プラットフォーム最適化とゲート変換を介してランサフォームし、(E)アセンブリにxportすることで、等価な量子プログラムを生成する新しいITEプロセスを導入している。 クロスプラットフォーム変換中の障害を検出するためのクラッシュオラクルと、組み立てプログラムの最終セットのセマンティック一貫性を検証するための等価オラクルを使用する。 QITEは、Qiskit、PennyLane、Pytket、BQSKitの4つの広く使われている量子コンピューティングプラットフォーム上で評価され、17のバグが判明し、そのうち14がすでに確認または修正されている。 コードカバレッジの観点からは,QITEの有効性,既存の量子ファジィザとの相補性,既存のテスト技術に及ばないバグを公開できることなどが示されている。

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