論文の概要: C2|Q>: A Robust Framework for Bridging Classical and Quantum Software Development

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.02854v1
• Date: Fri, 03 Oct 2025 09:43:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-06 16:35:52.339835
• Title: C2|Q>: A Robust Framework for Bridging Classical and Quantum Software Development
• Title（参考訳）: C2|Q>: 古典的および量子的ソフトウェア開発を橋渡しするためのロバストフレームワーク
• Authors: Boshuai Ye, Arif Ali Khan, Teemu Pihkakoski, Peng Liang, Muhammad Azeem Akbar, Matti Silveri, Lauri Malmi,
• Abstract要約: ハードウェアに依存しない量子ソフトウェア開発フレームワークC2|Q>を提案する。 古典的な仕様(コード)を量子実行可能プログラムに変換する。 このフレームワークは、ワークフローを3つのコアモジュールに分類することで、モジュール化されたソフトウェアエンジニアリングの原則を適用します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1232112124111775
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum Software Engineering (QSE) is emerging as a critical discipline to make quantum computing accessible to a broader developer community; however, most quantum development environments still require developers to engage with low-level details across the software stack - including problem encoding, circuit construction, algorithm configuration, hardware selection, and result interpretation - making them difficult for classical software engineers to use. To bridge this gap, we present C2|Q>: a hardware-agnostic quantum software development framework that translates classical specifications (code) into quantum-executable programs while preserving methodological rigor. The framework applies modular software engineering principles by classifying the workflow into three core modules: an encoder that classifies problems, produces Quantum-Compatible Formats (QCFs), and constructs quantum circuits, a deployment module that generates circuits and recommends hardware based on fidelity, runtime, and cost, and a decoder that interprets quantum outputs into classical solutions. In evaluation, the encoder module achieved a 93.8% completion rate, the hardware recommendation module consistently selected the appropriate quantum devices for workloads scaling up to 56 qubits, and the full C2|Q>: workflow successfully processed classical specifications (434 Python snippets and 100 JSON inputs) with completion rates of 93.8% and 100%, respectively. For case study problems executed on publicly available NISQ hardware, C2|Q>: reduced the required implementation effort by nearly 40X compared to manual implementations using low-level quantum software development kits (SDKs), with empirical runs limited to small- and medium-sized instances consistent with current NISQ capabilities. The open-source implementation of C2|Q>: is available at https://github.com/C2-Q/C2Q
• Abstract（参考訳）: 量子ソフトウェア工学(Quantum Software Engineering, QSE)は、量子コンピューティングをより広い開発者コミュニティに公開するための重要な分野として浮上している。しかしながら、ほとんどの量子開発環境では、問題エンコーディング、サーキット構成、アルゴリズム構成、ハードウェア選択、結果解釈など、ソフトウェアスタック全体で低レベルの詳細を扱う必要がある。 このギャップを埋めるため,古典的な仕様(コード)を量子実行可能プログラムに変換するハードウェアに依存しない量子ソフトウェア開発フレームワークであるC2|Q>を提案する。 このフレームワークは、ワークフローを3つのコアモジュールに分類することで、モジュラーソフトウェアエンジニアリングの原則を適用している: 問題を分類し、量子互換フォーマット(QCF)を生産し、量子回路を構築するエンコーダ、回路を生成するデプロイモジュール、実行時、コストに基づいてハードウェアを推奨するデプロイモジュール、量子出力を古典的なソリューションに解釈するデコーダ。 評価において、エンコーダモジュールは93.8%の完成率を獲得し、ハードウェアレコメンデーションモジュールは56キュービットまでのスケーリングを行うための適切な量子デバイスを一貫して選択した。 NISQハードウェア上で実行されるケーススタディ問題として,C2|Q>: 現行のNISQ機能と一致する中小インスタンスに限定した,低レベルの量子ソフトウェア開発キット(SDK)を使用した手動実装と比較して,必要な実装労力を40倍近く削減した。 C2|Q>のオープンソース実装:https://github.com/C2-Q/C2Qで公開

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