論文の概要: Teaching Quantum Design Automation with Block-Based Programming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.18206v1
- Date: Tue, 18 Aug 2026 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-20 20:13:55.179044
- Title: Teaching Quantum Design Automation with Block-Based Programming
- Title（参考訳）: ブロックベースプログラミングによる量子設計自動化教育
- Abstract要約: 本稿では,Scratchプログラミングプラットフォームの拡張として実装された量子設計自動化のためのブロックベースのプログラミングフレームワークを提案する。
このシステムでは、量子回路をブロックのシーケンスとして構築し、それらを古典的な制御ロジックに埋め込むことができる。
その結果、量子設計自動化の概念に対する強い理解と信頼が示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.232399005185121
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As quantum circuits grow beyond small toy examples, preparing them for execution on physical devices becomes increasingly complex. Design automation is therefore essential for scalable quantum computing: Compilation procedures optimize resource requirements and transform circuits to a format compatible with specific hardware; resource estimation evaluates execution cost; verification methods prove circuit correctness. However, these concepts present a steep learning curve for novices, particularly when quantum circuits are introduced through low-level textual representations. To address this, we present a block-based programming framework for quantum design automation, implemented as an extension to the Scratch programming platform. This system allows users to build quantum circuits as a sequence of blocks and embed them in classical control logic to perform evaluations, compare simulation results, and directly apply different design automation techniques. We evaluated the approach in a user study with computer science students, who completed guided exercises using the platform and provided structured feedback in the form of self-reports and short knowledge assessments. Results demonstrate strong understanding and confidence in quantum design automation concepts, suggesting that the block-based approach successfully lowers the entry barrier to quantum design automation. The implemented framework is open-source and available at https://github.com/munich-quantum-toolkit/scratch-quantum.
- Abstract（参考訳）: 量子回路が小さな玩具の例を超えて成長するにつれて、物理デバイス上での量子回路の実行の準備はますます複雑になる。
コンパイル手順は、リソース要件を最適化し、回路を特定のハードウェアと互換性のあるフォーマットに変換する。
しかし、これらの概念は初心者には急勾配の学習曲線を示し、特に低レベルテキスト表現によって量子回路が導入された場合である。
そこで我々は,Scratchプログラミングプラットフォームの拡張として実装された量子設計自動化のためのブロックベースのプログラミングフレームワークを提案する。
このシステムでは、量子回路をブロックのシーケンスとして構築し、それらを古典的な制御ロジックに組み込んで評価を行い、シミュレーション結果を比較し、異なる設計自動化技術を直接適用することができる。
提案プラットフォームを用いた指導演習を完了し,自己報告と短時間の知識評価という形で構造化されたフィードバックを提供したコンピュータサイエンスの学生を対象に,ユーザスタディにおけるアプローチの評価を行った。
その結果、量子設計自動化の概念に対する強い理解と信頼が示され、ブロックベースのアプローチが量子設計自動化への参入障壁をうまく下げることが示唆された。
実装されたフレームワークはオープンソースで、https://github.com/munich-quantum-toolkit/scratch-quantumで利用可能である。
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