論文の概要: QMon: Monitoring the Execution of Quantum Circuits with Mid-Circuit Measurement and Reset
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13422v1
- Date: Mon, 15 Dec 2025 15:14:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.718928
- Title: QMon: Monitoring the Execution of Quantum Circuits with Mid-Circuit Measurement and Reset
- Title（参考訳）: QMon: 中間回路計測とリセットによる量子回路の実行監視
- Authors: Ning Ma, Jianjun Zhao, Foutse Khomh, Shaukat Ali, Heng Li,
- Abstract要約: 量子回路は、非閉定理や測定誘起崩壊のようなユニークな性質を持つ。
QMONは、開発者が指定した回路内の監視オペレーターの計測を可能にする。
QMONは、様々なプログラミングエラーを検出し、ローカライズする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.639461486422748
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Unlike classical software, where logging and runtime tracing can effectively reveal internal execution status, quantum circuits possess unique properties, such as the no-cloning theorem and measurement-induced collapse, that prevent direct observation or duplication of their states. These characteristics make it especially challenging to monitor the execution of quantum circuits, complicating essential tasks such as debugging and runtime monitoring. This paper presents QMON, a practical methodology that leverages mid-circuit measurements and reset operations to monitor the internal states of quantum circuits while preserving their original runtime behavior. QMON enables the instrumentation of monitoring operators at developer-specified locations within the circuit, allowing comparisons between expected and observed quantum-state probabilities at those locations. We evaluated QMON by analyzing its impact on circuit behavior, monitoring coverage, and effectiveness in bug localization. Experimental results involving 154 quantum circuits show that all circuits preserve their intended functionality after instrumentation and that QMON successfully detects and localizes various programming errors. Although monitoring coverage is limited by the need to preserve delicate quantum properties, such as entanglement, QMON effectively detects errors while introducing no or negligible disturbance to the original quantum states. QMON facilitates the development of more robust and reliable quantum software as the field continues to mature.
- Abstract（参考訳）: ロギングと実行時トレースが効果的に内部実行状態を明らかにする古典的ソフトウェアとは異なり、量子回路は非閉鎖定理や測定によって引き起こされる崩壊のようなユニークな特性を持ち、それらの状態の直接の観察や複製を防ぐ。
これらの特徴は、特に量子回路の実行を監視し、デバッグや実行時の監視といった重要なタスクを複雑にする。
本報告では,量子回路の内部状態の監視に中回路計測とリセット操作を利用する実用的手法であるQMONについて述べる。
QMONは、回路内の開発者が指定した場所での監視オペレーターの計測を可能にし、期待された量子状態確率と観測された量子状態確率の比較を可能にする。
本研究では,QMONが回路動作,監視範囲,バグの局所化に与える影響を解析し,QMONの評価を行った。
154個の量子回路を含む実験結果から、全ての回路がインスツルメンテーション後に意図した機能を保ち、QMONが様々なプログラムエラーを検出し、ローカライズすることがわかった。
監視カバレッジは、絡み合いなどの微妙な量子特性を保存する必要性によって制限されるが、QMONは、元の量子状態に無視または無視できない障害を導入しながら、エラーを効果的に検出する。
QMONは、フィールドが成熟し続けるにつれて、より堅牢で信頼性の高い量子ソフトウェアの開発を促進する。
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