論文の概要: An experience-based classification of quantum bugs in quantum software
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.03280v1
- Date: Wed, 03 Sep 2025 12:58:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-04 21:40:46.519535
- Title: An experience-based classification of quantum bugs in quantum software
- Title（参考訳）: 経験に基づく量子ソフトウェアにおける量子バグの分類
- Authors: Nils Quetschlich, Olivia Di Matteo,
- Abstract要約: 主に量子ソフトウェア開発者としての経験から生まれた、14の量子バグについて説明する。
それらのコンテキスト、症状、それらを特定し、修正するためのテクニックについて詳述する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.34376560669160394
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As quantum computers continue to improve in quality and scale, there is a growing need for accessible software frameworks for programming them. However, the unique behavior of quantum systems means specialized approaches, beyond traditional software development, are required. This is particularly true for debugging due to quantum bugs, i.e., bugs that occur precisely because an algorithm is a quantum algorithm. Pinpointing a quantum bug's root cause often requires significant developer time, as there is little established guidance for quantum debugging techniques. Developing such guidance is the main challenge we sought to address. In this work, we describe a set of 14 quantum bugs, sourced primarily from our experience as quantum software developers, and supplemented by analysis of open-source GitHub repositories. We detail their context, symptoms, and the techniques applied to identify and fix them. While classifying these bugs based on existing schemes, we observed that most emerged due to unique interactions between multiple aspects of an algorithm or workflow. In other words, they occurred because more than one thing went wrong, which provided important insight into why quantum debugging is more challenging. Furthermore, based on this clustering, we found that - unexpectedly - there is no clear relationship between debugging strategies and bug classes. Further research is needed to develop effective and systematic quantum debugging strategies.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは品質と規模が向上し続けており、それらをプログラミングするためのアクセス可能なソフトウェアフレームワークの必要性が高まっている。
しかし、量子システムのユニークな振る舞いは、従来のソフトウェア開発以上の特別なアプローチが必要であることを意味する。
これは特に、量子バグ、すなわちアルゴリズムが量子アルゴリズムであるため、正確に発生するバグによるデバッグに当てはまる。
量子バグの根本原因をピンポイントするには、量子デバッギング技術の確立したガイダンスがほとんどないので、かなりの開発時間を要することが多い。
このようなガイダンスを開発することが、私たちが解決しようとした主な課題です。
この研究では、主に量子ソフトウェア開発者としての経験から得られた14の量子バグのセットを説明し、オープンソースのGitHubリポジトリの分析によって補完する。
それらのコンテキスト、症状、それらを特定し、修正するためのテクニックについて詳述する。
既存のスキームに基づいてこれらのバグを分類する一方で、アルゴリズムやワークフローの複数の側面間の独特な相互作用が原因で、ほとんどのバグが出現した。
言い換えれば、複数のことがうまくいかなかったため、量子デバッギングがなぜ難しいのか、重要な洞察を与えてくれました。
さらに、このクラスタリングに基づいて、予期しないことに、デバッグ戦略とバグクラスの間に明確な関係がないことがわかりました。
より効果的で体系的な量子デバッギング戦略を開発するためには、さらなる研究が必要である。
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