論文の概要: Probabilistic Condition, Decision and Path Coverage of Circuit-based Quantum Programs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.26609v1
• Date: Wed, 29 Apr 2026 12:38:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-30 15:59:36.396197
• Title: Probabilistic Condition, Decision and Path Coverage of Circuit-based Quantum Programs
• Title（参考訳）: 回路型量子プログラムの確率的条件, 決定, 経路被覆
• Authors: Daniel Fortunato, José Campos, Rui Abreu,
• Abstract要約: カバレッジ基準は、古典的ソフトウェアにおけるテスト精度を評価する上で中心的な役割を果たすが、量子プログラムの有効性はよく分かっておらず、探索されていない。 そこで本研究では,6つの量子調整基準(条件,決定,経路カバレッジ,確率的変種)を,古典的基準から適用することを提案する。 本稿では、回路ベースの量子プログラムのこれらの基準を計算するツールであるQaCoCoを紹介する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.276621710664504
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Coverage criteria play a central role in assessing test adequacy in classical software, yet their effectiveness for quantum programs remains poorly understood and largely unexplored. In this paper, we propose six quantum-tailored criteria - condition, decision, and path coverage, and their probabilistic variants - adapted from their classical counterparts. We present QaCoCo, a tool that computes these criteria for circuit-based quantum programs. We empirically evaluate these criteria on a large and diverse set of 540 circuits and analyze the coverage achieved. Our results show that while circuits frequently achieve high condition and decision coverage (97.56% and 97.63%, on average), path coverage remains limited (71.84%), particularly in the presence of multi-controlled gates, which induce extreme path explosion and coverage imbalance. Moreover, to account for the probabilistic nature of quantum circuits, we introduce probabilistic coverage, which augments structural coverage with a confidence measure (88.87%, 88.65%, and 37.18% for condition, decision, and path coverage, respectively, on average). Finally, through mutation testing, we find weak or no correlation between fault detection and structural coverage, consistent with observations in classical computing.
• Abstract（参考訳）: カバレッジ基準は、古典的ソフトウェアにおけるテスト精度を評価する上で中心的な役割を果たすが、量子プログラムの有効性はよく分かっておらず、探索されていない。 本稿では,古典的条件から適応した6つの量子調整基準(条件,決定,経路カバレッジ,および確率的変動)を提案する。 本稿では、回路ベースの量子プログラムのこれらの基準を計算するツールであるQaCoCoを紹介する。 大規模で多様な540個の回路上で,これらの基準を実証的に評価し,その適用範囲を分析した。 その結果、回路は高い条件と決定範囲(平均97.56%と97.63%)を頻繁に達成するが、経路範囲は制限されている(71.84%)。 さらに、量子回路の確率的性質を考慮し、確率的カバレッジを導入し、信頼度測定による構造的カバレッジ(それぞれ平均で88.87%、88.65%、37.18%)を増大させる。 最後に, 突然変異試験により, 欠陥検出と構造的カバレッジの相関関係が, 古典計算の観測値と一致していることがわかった。

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