論文の概要: NovaQ: Improving Quantum Program Testing through Diversity-Guided Test Case Generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.04763v1
• Date: Fri, 05 Sep 2025 02:45:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-08 14:27:25.457362
• Title: NovaQ: Improving Quantum Program Testing through Diversity-Guided Test Case Generation
• Title（参考訳）: NovaQ: 多様性をガイドしたテストケース生成による量子プログラムテストの改善
• Authors: Tiancheng Jin, Shangzhou Xia, Jianjun Zhao,
• Abstract要約: 量子プログラムの多様性を保証したテストフレームワークであるNovaQを紹介する。 様々な大きさと複雑さの量子プログラム上でNovaQを評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.86175243785015
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum programs are designed to run on quantum computers, leveraging quantum circuits to solve problems that are intractable for classical machines. As quantum computing advances, ensuring the reliability of quantum programs has become increasingly important. This paper introduces NovaQ, a diversity-guided testing framework for quantum programs. NovaQ combines a distribution-based test case generator with a novelty-driven evaluation module. The generator produces diverse quantum state inputs by mutating circuit parameters, while the evaluator quantifies behavioral novelty based on internal circuit state metrics, including magnitude, phase, and entanglement. By selecting inputs that map to infrequently covered regions in the metric space, NovaQ effectively explores under-tested program behaviors. We evaluate NovaQ on quantum programs of varying sizes and complexities. Experimental results show that NovaQ consistently achieves higher test input diversity and detects more bugs than existing baseline approaches.
• Abstract（参考訳）: 量子プログラムは量子コンピュータ上で動作するよう設計されており、量子回路を利用して古典的な機械で難解な問題を解く。 量子コンピューティングが進むにつれて、量子プログラムの信頼性を確保することがますます重要になっている。 本稿では,量子プログラムの多様性を保証したテストフレームワークであるNovaQを紹介する。 NovaQは、分散ベースのテストケースジェネレータと、新規に駆動された評価モジュールを組み合わせたものだ。 生成器は、回路パラメータを変化させることで多様な量子状態入力を生成し、評価器は、大きさ、位相、絡み合いを含む内部の回路状態メトリクスに基づいて行動のノベルティを定量化する。 計量空間の頻度の低い領域にマップする入力を選択することで、NovaQはテストされていないプログラムの振る舞いを効果的に探求する。 様々な大きさと複雑さの量子プログラム上でNovaQを評価する。 実験結果から、NovaQはテスト入力の多様性を一貫して達成し、既存のベースラインアプローチよりも多くのバグを検出することがわかった。

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