量子计算最有前途的应用集中在解决搜索和优化任务上,特别是在物理模拟、量子化学和金融等领域。然而,目前的量子软件测试方法在工业环境中应用时面临实际限制:(i)它们不适用于与行业最相关的量子程序,(ii)它们需要完整的程序规范,而这些程序通常无法获得,(iii)它们与 IBM 等主要行业参与者目前采用的错误缓解方法不兼容。为了应对这些挑战,我们提出了一种新颖的量子软件测试方法 QOPS。QOPS 引入了一种基于 Pauli 字符串的测试用例的新定义,以提高与不同量子程序的兼容性。QOPS 还引入了一种新的测试 oracle,它可以直接与 IBM 的 Estimator API 等工业 API 集成,并可以利用错误缓解方法在真实的噪声量子计算机上进行测试。我们还利用泡利弦的交换特性放宽了对完整程序规范的要求,使 QOPS 可用于在工业环境中测试复杂的量子程序。我们对 194,982 个真实量子程序进行了 QOPS 实证评估,与最先进的程序相比,它在测试评估中表现出色,F1 分数、准确率和召回率都堪称完美。此外,我们通过评估 QOPS 在 IBM 的三台真实量子计算机上的性能来验证其工业适用性,结合了工业和开源错误缓解方法。
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