論文の概要: NxM-Version Programming for Quantum Software: High-Level Components across Frameworks and Engines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.33255v1
- Date: Sun, 27 Sep 2026 05:58:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-06 01:48:51.521297
- Title: NxM-Version Programming for Quantum Software: High-Level Components across Frameworks and Engines
- Title（参考訳）: 量子ソフトウェアのためのNxM-Version Programming:フレームワークとエンジンをまたいだ高レベルコンポーネント
- Abstract要約: 本稿では,Apache NiFiデータフローキャンバス上のコンポーネントとして,量子ソフトウェアフレームワークの高レベルルーチンをパッケージ化するQuanifiを提案する。
1つのNiFiフローがそれぞれの$N$の実装をM$エンジン上で実行し、すべての結果にその実装とエンジンがラベル付けされているため、その不一致は、実装、エンジン、または1つの実装-エンジンペアにリンクすることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.559239450391449
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computing has in recent years evolved from a purely theoretical field to an active area in both academia and industry. As a result, Quantum Software Engineering has emerged as an area that aims to organize the process of building, testing, and running quantum software. However, writing quantum software still requires programming with quantum gates and qubits, as well as knowledge specific to quantum software frameworks such as Qiskit, Cirq, Qrisp, pyQuil and PennyLane, each of which reaches quantum hardware through its own toolchain. We present Quanifi, which packages the high-level routines of these frameworks as components on the Apache NiFi dataflow canvas. The components exchange circuits as OpenQASM 2.0, so a circuit built by one framework can be executed by another. This allows for two types of redundancy: several frameworks implement the same algorithm, and several engines (simulators or real hardware) execute the same circuit. We describe N$\times$M program execution, which crosses the two: a single NiFi flow runs each of the $N$ implementations on each of the $M$ engines, and because every result is labelled with its implementation and its engine, a disagreement can be linked to an implementation, to an engine, or to a single implementation-engine pair. We ran Grover's algorithm built by three frameworks on three quantum computers from IBM, IQM and Quantum Inspire, and a matrix of three adder builders on one IQM device reached through two routes. N$\times$M execution helped us discover three real defects: an incorrect gate-set declaration in the Quantum Inspire adapter, execution consistent with negated $R_x$ angles on Tuna-17, and circuit modification through Open Quantum. The latter two returned wrong answers without reporting an error. We reported all three defects and Open Quantum's provider confirmed and fixed its QASM parsing defect.
- Abstract（参考訳）: 近年、量子コンピューティングは純粋に理論的な分野から、アカデミックと産業の両方において活発な領域へと発展してきた。
その結果、量子ソフトウェアエンジニアリングは、量子ソフトウェアの構築、テスト、実行のプロセスを組織化することを目的とした分野として登場した。
しかし、量子ソフトウェアを書くには量子ゲートや量子ビットを使ったプログラミングが必要であり、Qiskit、Cirq、Qrisp、pyQuil、PennyLaneといった量子ソフトウェアフレームワークに特化した知識も必要である。
本稿では,Apache NiFiデータフローキャンバス上のコンポーネントとして,これらのフレームワークの高レベルルーチンをパッケージ化するQuifiを紹介する。
コンポーネントはOpenQASM 2.0として回路を交換するため、ひとつのフレームワークで構築された回路を別のフレームワークで実行することができる。
複数のフレームワークが同じアルゴリズムを実装し、いくつかのエンジン(シミュレーターまたは実際のハードウェア)が同じ回路を実行する。
N$\times$Mプログラムの実行について説明する: 1つのNiFiフローは、それぞれ$M$エンジン上で$N$の実装を実行する。
我々はGroverのアルゴリズムをIBM、IQM、Quantum Inspireの3つの量子コンピュータ上の3つのフレームワークで構築した。
N$\times$Mの実行は、Quantum Inspireアダプタの誤ったゲートセット宣言、Tuna-17で否定された$R_x$角と整合した実行、Open Quantumによる回路変更の3つの本当の欠陥を発見するのに役立ちました。
後者の2人は誤りを報告せずに間違った答えを返した。
われわれは3つの欠陥を報告し、Open QuantumのプロバイダがQASM解析の欠陥を確認し、修正した。
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