論文の概要: Context-Aware Unit Testing for Quantum Subroutines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.10348v1
• Date: Thu, 12 Jun 2025 04:58:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-13 15:37:22.578068
• Title: Context-Aware Unit Testing for Quantum Subroutines
• Title（参考訳）: 量子サブルーチンのコンテキスト認識ユニットテスト
• Authors: Mykhailo Klymenko, Thong Hoang, Samuel A. Wilkinson, Bahar Goldozian, Suyu Ma, Xiwei Xu, Qinghua Lu, Muhammad Usman, Liming Zhu,
• Abstract要約: 量子ソフトウェアをテストすることは、量子情報の非決定論的性質、基盤となるヒルベルト空間の高次元性、複雑なハードウェアノイズ、および量子システムの固有の非局所的性質による固有の課題を示す。 量子システムにおける単体テストに関連する計算複雑性に対処するために、文脈認識をテストプロセスに組み込むことを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.117812847408523
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Software testing is a critical component of the classical software development lifecycle, and this principle is expected to hold true for quantum software as it evolves toward large-scale production and adherence to industry standards. Developing and testing quantum software presents unique challenges due to the non-deterministic nature of quantum information, the high dimensionality of the underlying Hilbert space, complex hardware noise, and the inherent non-local properties of quantum systems. In this work, we model quantum subroutines as parametrized quantum channels and explore the feasibility of creating practical unit tests using probabilistic assertions, combined with either quantum tomography or statistical tests. To address the computational complexity associated with unit testing in quantum systems, we propose incorporating context-awareness into the testing process. The trade-offs between accuracy, state space coverage, and efficiency associated with the proposed theoretical framework for quantum unit testing have been demonstrated through its application to a simple three-qubit quantum subroutine that prepares a Greenberger-Horne-Zeilinger state, as well as to subroutines within a program implementing Shor's algorithm.
• Abstract（参考訳）: ソフトウェアテストは、古典的なソフトウェア開発ライフサイクルの重要なコンポーネントであり、この原則は、大規模生産に向けて進化し、業界標準に準拠するにつれて、量子ソフトウェアに真実を保つことが期待されている。 量子ソフトウェアの開発とテストは、量子情報の非決定論的性質、基盤となるヒルベルト空間の高次元性、複雑なハードウェアノイズ、および量子システムの固有の非局所的性質による固有の課題を示す。 本研究では,量子サブルーチンをパラメタライズド量子チャネルとしてモデル化し,確率論的アサーションを用いた実用的な単体テストの実現可能性を探る。 量子システムにおける単体テストに関連する計算複雑性に対処するため,テストプロセスに文脈認識を取り入れることを提案する。 量子ユニットテストのための理論フレームワークの提案と関連する精度、状態空間のカバレッジ、効率のトレードオフは、Greenberger-Horne-Zeilinger状態を作成する単純な3量子量子サブルーチンや、Shorのアルゴリズムを実装するプログラム内のサブルーチンに適用することで実証されている。

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