論文の概要: Productive Quantum Programming Needs Better Abstract Machines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.00718v1
• Date: Thu, 17 Apr 2025 17:00:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-11 11:26:45.168833
• Title: Productive Quantum Programming Needs Better Abstract Machines
• Title（参考訳）: 生産的な量子プログラミングはより優れた抽象機械を必要とする
• Authors: Santiago Núñez-Corrales, Olivia Di Matteo, John Dumbell, Marcus Edwards, Edoardo Giusto, Scott Pakin, Vlad Stirbu,
• Abstract要約: 量子抽象機械(QAM)が現場の進歩に欠かせない理由を説明する。 所望の基準に基づいてQAMを評価するための新しい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）: 1.0365583543874495
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: An effective, accessible abstraction hierarchy has made using and programming computers possible for people across all disciplines. Establishing such a hierarchy for quantum programming is an outstanding challenge, especially due to a proliferation of different conventions and the rapid pace of innovation. One critical portion of the hierarchy is the abstract machine, the layer that separates a programmer's mental model of the hardware from its physical realization. Drawing on historical parallels in classical computing, we explain why having the "right" quantum abstract machine (QAM) is essential for making progress in the field and propose a novel framework for evaluating QAMs based on a set of desirable criteria. These criteria capture aspects of a QAM such as universality, compactness, expressiveness, and composability, which aid in the representation of quantum programs. By defining this framework we take steps toward defining an optimal QAM. We further apply our framework to survey the landscape of existing proposals, draw comparisons, and assess them based on our criteria. While these proposals share many common strengths, we find that each falls short of our ideal. Our framework and our findings set a direction for subsequent efforts to define a future QAM that is both straightforward to map to a variety of quantum computers, and provides a stable abstraction for quantum software development.
• Abstract（参考訳）: 効果的でアクセスしやすい抽象階層は、あらゆる分野の人々に対してコンピュータの使用とプログラミングを可能にした。 このような量子プログラミングの階層を確立することは、特に異なる慣習の急増と急速なイノベーションのペースによって、顕著な課題である。 階層構造の重要な部分の1つは抽象機械であり、ハードウェアのプログラマのメンタルモデルと物理的な実現を分離する層である。 古典コンピューティングにおいて,「右」量子抽象機械(QAM)がこの分野の進展に欠かせない理由を説明するとともに,所望の基準に基づいてQAMを評価するための新しい枠組みを提案する。 これらの基準は、量子プログラムの表現に役立つ普遍性、コンパクト性、表現性、構成性といったQAMの側面を捉えている。 このフレームワークを定義することで、最適なQAMを定義するためのステップを踏み出します。 さらに、我々のフレームワークを適用して、既存の提案の状況を調査し、比較し、基準に基づいて評価する。 これらの提案は多くの共通の強みを共有していますが、それぞれが私たちの理想には達していません。 我々のフレームワークと知見は、様々な量子コンピュータに簡単にマッピングできる将来のQAMを定義し、量子ソフトウェア開発に安定した抽象化を提供するための方向性を定めています。

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