論文の概要: Fault-Class-Matched Test Oracles for Output-Invisible Quantum Transpiler Regressions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.24230v1
• Date: Mon, 21 Sep 2026 07:52:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-22 20:29:01.203504
• Title: Fault-Class-Matched Test Oracles for Output-Invisible Quantum Transpiler Regressions
• Title（参考訳）: 出力不可視量子トランスパイラ回帰のためのフォールトクラスマッチテストオラクル
• Abstract要約: 量子トランスパイラのテストオラクルは典型的には、コンパイルされた出力を参照と比較することによって正確性を判断する。 本稿では,そのギャップを,フォールトクラスマッチング,レイアウト対応,幅階層のオラクルファミリと埋める。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.25489046505746704
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Test oracles for quantum transpilers typically judge correctness by comparing compiled output against a reference: a statevector, a sampled distribution, or a unitary compared modulo global phase. A companion empirical study measures how often that choice fails. Roughly 28% of merged Qiskit transpiler bug-fixes (95% Wilson CI 19-40%) repair a fault that corrupts layout metadata, global phase, or run-to-run reproducibility while output stays correct: invisible to a black-box output-equivalence oracle by construction. This paper closes that gap with a fault-class-matched, layout-aware, width-tiered oracle family: a layout/permutation contract checker and a contract-level metamorphic relation (MR-1) for the metadata channel, a global-phase tracker for the phase channel, and a determinism runner for reproducibility. Verified from source on nine real, merged Qiskit transpiler regressions (three per channel), the output-equivalence oracle is blind throughout and the matched mechanism fires on every case. A 675-configuration sweep of the contract/metadata invariant finds no false positive. Synthetic mutant families confirm reliability at scale: 1.00 sensitivity and specificity across 36 mutants apiece for the contract/metadata and global-phase channels, and 1.00 sensitivity (95% CI 0.44-1.00) for reproducibility on the three circuits where the mutation is constructible. The contract checker costs two to six orders of magnitude less than a plain output check, the global-phase tracker is comparably cheap within its exact tier, and only the metamorphic relation carries a bounded cost. Ported natively to pytket/tket, the global-phase mechanism transfers cleanly, an identical 1.00/1.00 result with phases recovered to double-precision accuracy, evidence against a Qiskit-specific artifact.
• Abstract（参考訳）: 量子トランスパイラのテストオラクルは典型的には、コンパイルされた出力をステートベクター、サンプリングされた分布、あるいは単体比較されたモジュロ大域位相といった参照と比較することによって正当性を判断する。 実験的な研究は、その選択がどれだけ頻繁に失敗するかを測定します。 統合されたQiskitトランスパイラーバグフィックス(95% Wilson CI 19-40%)の約28%は、レイアウトメタデータ、グローバルフェーズ、あるいは出力が正しいまま実行中の再現性を損なう欠陥を修復する。 本稿では, レイアウト/置換契約チェッカーとメタデータチャネルの契約レベルメタモルフィック関係 (MR-1) , 位相チャネルのグローバルフェーズトラッカー, 再現性のための決定論的ランナーとのギャップを埋める。 9つの実数、マージされたQiskitトランスパイラレグレッション(チャネル毎に3つ)のソースから検証され、出力等価オラクルは全ケースで盲目であり、マッチしたメカニズムはすべてのケースで発火する。 675-configuration sweep of the contract/metadata invariant is no false positive。 合成変異ファミリーは、36個の変異株に対して1.00の感度と特異性、および、この変異が構築可能な3つの回路で再現性を示す1.00の感度(95% CI 0.44-1.00)、の信頼性を確認している。 契約チェッカーは、原出力チェックよりも2〜6桁安い価格で、グローバルフェーズトラッカーは、その正確な層内においてコンパラブルに安価であり、変成関係のみが有界コストである。 ピケット/ケットにネイティブに移植され、グローバルフェーズ機構はきれいに移動し、位相が2倍精度の精度に回復した1.00/1.00と同一の結果である。

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