論文の概要: Are We Testing the Wrong Quantum Bugs? A Study of Fault Representation Gaps in Quantum Software Testing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.22089v1
• Date: Thu, 15 Oct 2026 15:41:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-17 06:09:33.165656
• Title: Are We Testing the Wrong Quantum Bugs? A Study of Fault Representation Gaps in Quantum Software Testing
• Title（参考訳）: 間違った量子バグをテストしているか? 量子ソフトウェアテストにおける故障表現ギャップの検討
• Abstract要約: 量子ソフトウェアは、実行前にプログラムを変換するコンパイラ、中間表現、実行フレームワークに依存している。 これらの成分の欠陥は、そうでなければ正しい量子プログラムの振舞いを変えることができる。 突然変異生成欠陥と修正バグベンチマークによって表される欠陥が、現代の量子ソフトウェアで遭遇した欠陥をいかに反映しているかを考察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.026868334815318
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum software relies on compilers, intermediate representations, and execution frameworks that transform programs before execution. Faults in these components can change the behavior of otherwise correct quantum programs. Yet quantum testing techniques are often evaluated using mutation-generated faults and curated bug benchmarks. We investigate how well the faults represented by these artifacts reflect those encountered in modern quantum software. We audit four quantum mutation-testing tools and three curated bug benchmarks, and collect 410 verified bugs from ten quantum software repositories over two years. We classify faults from all three sources into a common taxonomy of 56 bug families and compare their representation across mutation operators, curated benchmarks, and recent real-world bugs. The mutation tools support 20 bug families, and curated benchmarks add 15 more. Yet only 56 of the 410 real-world bugs (13.7%) belong to families represented by either source; the remaining 354 (86.3%) belong to families absent from both. The largest unrepresented families concern compiler transformations (66 bugs), type handling (53), and input validation (47). Unlike local gate or statement changes, these faults often depend on intermediate representations, compiler pipelines, input types, or dependency versions. Existing mutation operators primarily modify circuits and program constructs, whereas many real-world faults arise in the compilers, representations, and framework interfaces that process them. Addressing this gap requires looking beyond circuit-level faults toward testing semantic preservation across compiler transformations, correctness at representation boundaries, and interactions between software components. Our study provides empirical evidence to guide fault models and benchmarks that capture these mechanisms and preserve the contexts needed to reproduce them.
• Abstract（参考訳）: 量子ソフトウェアは、実行前にプログラムを変換するコンパイラ、中間表現、実行フレームワークに依存している。 これらの成分の欠陥は、そうでなければ正しい量子プログラムの振舞いを変えることができる。 しかし、量子テスト技術は、しばしば突然変異生成障害とキュレートされたバグベンチマークを用いて評価される。 これらの人工物で表される欠陥が、現代の量子ソフトウェアで遭遇した欠陥をいかにうまく反映しているかを考察する。 4つの量子突然変異テストツールと3つのキュレートされたバグベンチマークを監査し、2年間で10の量子ソフトウェアリポジトリから410の検証済みバグを収集します。 3つのソースの障害を56のバグファミリの共通分類に分類し、それらの表現を突然変異演算子、キュレートされたベンチマーク、そして最近の現実世界のバグと比較する。 突然変異ツールは20のバグファミリをサポートし、キュレートされたベンチマークでは15が追加されている。 しかし、実際の410のバグのうち56件(13.7%)はどちらの情報源でも代表される家族に属しており、残りの354件(86.3%)はどちらも欠落している家族に属している。 最大の非表現ファミリーは、コンパイラ変換(66バグ)、型ハンドリング(53バグ)、入力バリデーション(47バグ)である。 ローカルゲートやステートメントの変更とは異なり、これらの障害は中間表現、コンパイラパイプライン、入力タイプ、依存バージョンに依存することが多い。 既存の突然変異演算子は主に回路やプログラムの構成を変更するが、現実世界の多くの欠陥はコンパイラ、表現、フレームワークのインタフェースで発生し、それらを処理する。 このギャップに対処するには、コンパイラ変換間のセマンティックな保存テスト、表現境界の正確性、ソフトウェアコンポーネント間の相互作用など、回路レベルの欠陥を越えて検討する必要がある。 本研究は,これらのメカニズムを捕捉し,再現に必要なコンテキストを保存する断層モデルとベンチマークをガイドする実証的証拠を提供する。

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