論文の概要: StabQ: Quantum Program Analysis via Weighted Stabilizer Representations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.24144v1
• Date: Tue, 25 Aug 2026 07:08:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-26 14:09:34.852752
• Title: StabQ: Quantum Program Analysis via Weighted Stabilizer Representations
• Title（参考訳）: StabQ:重み付き安定化器表現による量子プログラム解析
• Abstract要約: 安定化器表現に基づく量子プログラム解析のためのシンボリックな実行フレームワークであるStabQを提案する。 StabQは、シンボリックステート表現を導入することで、Cliffordのみのプログラムを超えて安定化器ベースのシンボリック実行を拡張している。 本稿では,3つのベンチマークスイート(Algorithms,MQT Bench,QASMBench)上でStabQを評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.554993729080073
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum program analysis remains challenging due to the exponentially large state space of quantum programs and the difficulty of precisely characterizing their execution behavior. In particular, non-Clifford operations introduce additional complexity that limits the applicability of stabilizer-based techniques. Although stabilizer representations provide compact descriptions for Clifford circuits, their limited expressiveness prevents them from directly supporting general quantum program analysis. In this work, we propose StabQ, a symbolic execution framework for quantum program analysis based on stabilizer representations. StabQ extends stabilizer-based symbolic execution beyond Clifford-only programs by introducing a symbolic state representation that captures and propagates quantum state evolution while preserving execution semantics. Based on this representation, StabQ constructs a Tableau Chain that represents the evolution of intermediate symbolic states throughout program execution and enables reusable analysis of quantum program executions. Furthermore, StabQ incorporates tableau consolidation and global-phase recovery mechanisms to mitigate symbolic state growth during execution. Building upon the Tableau Chain, StabQ supports multiple quantum program analysis tasks, including quantum state reconstruction, entanglement analysis, and Clifford-property detection. We evaluate StabQ on three benchmark suites---Algorithms, MQT Bench, and QASMBench. The results demonstrate that StabQ constructs semantically consistent symbolic models, accurately preserves quantum state evolution, and effectively supports downstream analysis tasks across diverse quantum programs.
• Abstract（参考訳）: 量子プログラム解析は、指数的に大きな量子プログラムの状態空間と、その実行挙動を正確に特徴づけることの難しさにより、依然として困難である。 特に、非クリフォード演算は、安定化器ベースの技術の適用性を制限する追加の複雑さを導入している。 安定化器表現はクリフォード回路に対してコンパクトな記述を提供するが、その限定的な表現性は一般的な量子プログラム解析を直接サポートするのを妨げている。 本研究では,安定化表現に基づく量子プログラム解析のためのシンボリック実行フレームワークであるStabQを提案する。 StabQ は Clifford のみのプログラムを超えて安定化器ベースのシンボル実行を拡張し、実行セマンティクスを保持しながら量子状態の進化をキャプチャし伝播するシンボル状態表現を導入している。 この表現に基づいて、StabQは、プログラム実行を通して中間記号状態の進化を表すTableau Chainを構築し、量子プログラム実行の再利用可能な分析を可能にする。 さらに、StabQは、実行中の象徴的状態成長を軽減するために、テーブルウの固化と大域的な位相回復機構を組み込んでいる。 Tableau Chain上に構築されたStabQは、量子状態再構成、絡み合い解析、Clifford-property検出など、複数の量子プログラム解析タスクをサポートする。 本稿では,3つのベンチマークスイート(Algorithms,MQT Bench,QASMBench)上でStabQを評価する。 その結果、StabQは意味論的に一貫した記号モデルを構築し、量子状態の進化を正確に保存し、様々な量子プログラムの下流解析タスクを効果的にサポートすることを示した。

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