論文の概要: Towards Quantum Software for Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13520v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 15:53:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:25.342472
• Title: Towards Quantum Software for Quantum Simulation
• Title（参考訳）: 量子シミュレーションのための量子ソフトウェアを目指して
• Authors: Maja Franz, Lukas Schmidbauer, Joshua Ammermann, Ina Schaefer, Wolfgang Mauerer,
• Abstract要約: 量子シミュレーションソフトウェアスタックにおける臨界ギャップを同定する。 モジュラーモデル駆動工学(MDE)アプローチを提唱する。 スケーラブルでクロスプラットフォームなシミュレーションをサポートする量子シミュレーションフレームワークの構想を概説する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2677159713373247
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum simulation is a leading candidate for demonstrating practical quantum advantage over classical computation, as it is believed to provide exponentially more compute power than any classical system. It offers new means of studying the behaviour of complex physical systems, for which conventionally software-intensive simulation codes based on numerical high-performance computing are used. Instead, quantum simulations map properties and characteristics of subject systems, for instance chemical molecules, onto quantum devices that then mimic the system under study. Currently, the use of these techniques is largely limited to fundamental science, as the overall approach remains tailored for specific problems: We lack infrastructure and modelling abstractions that are provided by the software engineering community for other computational domains. In this paper, we identify critical gaps in the quantum simulation software stack-particularly the absence of general-purpose frameworks for model specification, Hamiltonian construction, and hardware-aware mappings. We advocate for a modular model-driven engineering (MDE) approach that supports different types of quantum simulation (digital and analogue), and facilitates automation, performance evaluation, and reusability. Through an example from high-energy physics, we outline a vision for a quantum simulation framework capable of supporting scalable, cross-platform simulation workflows.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、古典的なシステムよりも指数関数的に多くの計算能力を提供すると考えられているため、古典的な計算よりも実用的な量子優位性を示す主要な候補である。 複雑な物理システムの振る舞いを研究する新しい方法を提供し、従来は数値計算に基づくソフトウェア集約型シミュレーションコードを用いていた。 代わりに、量子シミュレーションは、例えば化学分子のような対象系の特性と特性を量子デバイスにマッピングし、研究中のシステムを模倣する。 現在、これらの技術の使用は基礎科学に限られており、全体的なアプローチは特定の問題に合わせたままである。 本稿では,量子シミュレーションソフトウェアスタックにおける重要なギャップを明らかにする。特に,モデル仕様やハミルトン構成,ハードウェア対応マッピングといった汎用フレームワークの欠如について述べる。 我々は、様々な種類の量子シミュレーション(デジタルとアナログ)をサポートし、自動化、性能評価、再利用性を促進するモジュール型モデル駆動工学(MDE)アプローチを提唱する。 高エネルギー物理の例を通して、スケーラブルでクロスプラットフォームなシミュレーションワークフローをサポートする量子シミュレーションフレームワークのビジョンを概説する。

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