論文の概要: Evaluating Mutation-based Fault Localization for Quantum Programs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.09059v1
• Date: Wed, 14 May 2025 01:44:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-15 21:44:09.341571
• Title: Evaluating Mutation-based Fault Localization for Quantum Programs
• Title（参考訳）: 量子プログラムにおける突然変異に基づく故障位置推定の評価
• Authors: Yuta Ishimoto, Masanari Kondo, Naoyasu Ubayashi, Yasutaka Kamei, Ryota Katsube, Naoto Sato, Hideto Ogawa,
• Abstract要約: 量子プログラムにおけるミュータント・ベース・フォールト・ローカライゼーション(MBFL)の適用と評価を行う。 我々は、量子プログラム用に特別に設計された量子突然変異演算を用いて、故障を特定する。 その結果,実世界の断層は人工断層よりもMBFLにとって困難であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3255382592469807
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computers leverage the principles of quantum mechanics to execute operations. They require quantum programs that define operations on quantum bits (qubits), the fundamental units of computation. Unlike traditional software development, the process of creating and debugging quantum programs requires specialized knowledge of quantum computation, making the development process more challenging. In this paper, we apply and evaluate mutation-based fault localization (MBFL) for quantum programs with the aim of enhancing debugging efficiency. We use quantum mutation operations, which are specifically designed for quantum programs, to identify faults. Our evaluation involves 23 real-world faults and 305 artificially induced faults in quantum programs developed with Qiskit(R). The results show that real-world faults are more challenging for MBFL than artificial faults. In fact, the median EXAM score, which represents the percentage of the code examined before locating the faulty statement (lower is better), is 1.2% for artificial benchmark and 19.4% for the real-world benchmark in the worst-case scenario. Our study highlights the potential and limitations of MBFL for quantum programs, considering different fault types and mutation operation types. Finally, we discuss future directions for improving MBFL in the context of quantum programming.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、量子力学の原理を利用して演算を実行する。 これらは計算の基本単位である量子ビット(量子ビット)の演算を定義する量子プログラムを必要とする。 従来のソフトウェア開発とは異なり、量子プログラムの作成とデバッグのプロセスは、量子計算の専門知識を必要とするため、開発プロセスはより困難である。 本稿では,デバッグ効率の向上を目的とした量子プログラムに対して,ミュータントベースのフォールトローカライゼーション(MBFL)を適用し,評価する。 我々は、量子プログラム用に特別に設計された量子突然変異演算を用いて、故障を特定する。 我々の評価は、Qiskit(R)で開発された量子プログラムにおいて、23の現実世界の断層と305の人工的に誘発された断層に関するものである。 その結果,実世界の断層は人工断層よりもMBFLにとって困難であることが示唆された。 実際、欠陥のあるステートメントを見つける前に検査されたコードの比率を表すEXAMスコアは、人工ベンチマークでは1.2%、最悪のシナリオでは19.4%である。 本研究は、異なる障害タイプと突然変異操作タイプを考慮して、量子プログラムにおけるMBFLの可能性と限界を強調した。 最後に、量子プログラミングの文脈でMBFLを改善するための今後の方向性について議論する。

関連論文リスト

• Faster and Better Quantum Software Testing through Specification Reduction and Projective Measurements [5.651336050433075]
  制限を克服するために、量子プログラム仕様に還元アルゴリズムを適用する。 平均テストランタイムは169.9sから11.8sに改善され、大きな回路深度を持つプログラムに顕著な改善が加えられた。 提案手法は, 突然変異率を54.5%から74.7%に引き上げ, 位相フリップ欠陥を効果的に検出する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-24T11:26:18Z)
• A Machine Learning-Based Error Mitigation Approach For Reliable Software Development On IBM'S Quantum Computers [8.50998018964906]
  現在の量子コンピュータには固有のノイズがあり、量子コンピュータ上で実行される量子ソフトウェアの出力に誤差をもたらす。 本稿では、量子ソフトウェア出力におけるノイズエラーを軽減するために、Q-LEARと呼ばれる実用的な機械学習手法を提案する。 その結果、Q-LEARはベースラインと比較して、実量子コンピュータとシミュレータの両方で平均25%の誤差低減を実現した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-19T13:51:40Z)
• On Reducing the Execution Latency of Superconducting Quantum Processors via Quantum Job Scheduling [47.39648643132327]
  本稿では,量子資源の利用効率を向上させるために,量子ジョブスケジューリング問題(QJSP)を導入する。 本稿では、回路幅、計測ショット数、量子ジョブの提出時間に関するノイズ対応量子ジョブスケジューラ(NAQJS)を提案する。 我々は,シミュレートされたカイスキットノイズモデルと,超伝導量子プロセッサのXiaohong(QuantumCTek)について広範な実験を行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-11T16:12:01Z)
• Compilation of a simple chemistry application to quantum error correction primitives [44.99833362998488]
  我々は、最小限の化学例に基づいて、フォールトトレラントに量子位相推定を行うために必要な資源を推定する。 単純な化学回路でさえも1000キュービットと2300の量子誤差補正ラウンドを必要とすることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-06T18:00:10Z)
• Testing platform-independent quantum error mitigation on noisy quantum computers [1.0499611180329804]
  様々なベンチマーク問題や量子コンピュータに量子エラー軽減技術を適用する。 我々は、改善係数と呼ばれるエラー軽減の改善を実証的に動機づけた、リソース正規化メトリクスを定義します。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-13T17:15:03Z)
• Iterative Qubits Management for Quantum Index Searching in a Hybrid System [56.39703478198019]
  IQuCSは、量子古典ハイブリッドシステムにおけるインデックス検索とカウントを目的としている。 我々はQiskitでIQuCSを実装し、集中的な実験を行う。 その結果、量子ビットの消費を最大66.2%削減できることが示されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-22T21:54:28Z)
• Distributed Quantum Computing with QMPI [11.71212583708166]
  本稿では,分散量子アルゴリズムの高性能実装を実現するために,MPI(Message Passing Interface)の拡張を提案する。 量子MPIの試作実装に加えて,分散量子コンピューティングの性能モデルであるSENDQを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-03T18:30:43Z)
• Quantum circuit architecture search for variational quantum algorithms [88.71725630554758]
  本稿では、QAS(Quantum Architecture Search)と呼ばれるリソースと実行時の効率的なスキームを提案する。 QASは、よりノイズの多い量子ゲートを追加することで得られる利点と副作用のバランスをとるために、自動的にほぼ最適アンサッツを求める。 数値シミュレータと実量子ハードウェアの両方に、IBMクラウドを介してQASを実装し、データ分類と量子化学タスクを実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-20T12:06:27Z)
• An Application of Quantum Annealing Computing to Seismic Inversion [55.41644538483948]
  小型地震インバージョン問題を解決するために,D波量子アニールに量子アルゴリズムを適用した。 量子コンピュータによって達成される精度は、少なくとも古典的コンピュータと同程度である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-06T14:18:44Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。