一个生物的有意识和无意识的行动 - 同性恋 - 智人 - 不仅在当地的生态系统中,而且在行星规模上都深刻地影响了地球自然历史的过程。自从人类开始大约一十万年前将整个地球人居住的过程开始。生态系统通过猎人和收集者的持续收获技术进行了革命,然后是自给自足的农民的农业和畜牧技术。尽管如此,最近的时代以工业革命为特征,并以市场为导向的农业,广泛的清理和收获森林以及化石燃料的使用无可否认会改变对地球气候的影响。温室气体正在加热地球。直到最近才迅速熔化的冰。海平面正在上升。极端天气事件发生较高的频率。效果的感觉有所不同,区域会以不同的方式受这些变化的影响。证据不可避免地包裹在生态,社会和经济体系中。在当前的基于证据的方法的持续挑战中,这场斗争通常是关于那些受益于这种时代定义的经济模型的人的既得力量的更广泛对话。如果我们要阻止变革的潮流(证据中无可争议地揭示出来),并希望从与新开发模型相关的机会中受益,我们必须对证据进行更长的观点,以建立有弹性的社会和经济。
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。
摘要 — 量子计算软件的最新进展正在逐步扩大正在开发的量子程序的范围和规模。但与此同时,这些较大的程序也为更难检测和解决的功能错误提供了更多的可能性。同时,可以帮助开发人员解决这些错误的调试工具仍然几乎不存在,与我们在传统设计自动化和软件工程中认为理所当然的东西相去甚远。因此,即使人们设法识别开发的量子程序的错误行为,检测和解决程序中的潜在错误仍然是一项耗时且繁琐的任务。此外,量子程序中状态空间的指数增长使得即使对于简单的算法,对错误的有效手动调查也变得极其困难,而随着量子比特数量的增加,这几乎是不可能的。为了解决这个问题,这项工作提出了一个调试框架,可在 https://github.com/cda-tum/mqt-debugger 上作为开源实现获得。它可以帮助开发人员调试量子程序中的错误,使他们能够有效地识别错误的存在并诊断其原因。用户可以在代码中放置断言,以测试给定算法的正确性,并使用底层量子程序的经典模拟进行评估。一旦断言失败,所提出的框架将采用不同的诊断方法来指出可能的错误原因。这样,量子程序的调试工作量就大大减少了。
澳大利亚骨科协会教授,亚太骨科协会教授,英国骨科协会教授伊斯梅尔·哈迪索布罗托·迪洛洛(Ismail Hadisoebroto dilogo Orthopaedic Association Dr Khalid David Mohammed, New Zealand or Bancha Bancha Chernchujit, The Royal College of Orthopaedic Surgeons of Thailand Professor Keerati Chareancholvanich, the royal college of Orthopaedic Surgeons of Thailand Dr Chong Ken Wai, Singapore Orthopaedic Association Dr Justinian Aquilino IV Cyril Pimentel, Philippine骨科协会,澳大利亚骨科协会教授,亚太骨科协会教授,英国骨科协会教授伊斯梅尔·哈迪索布罗托·迪洛洛(Ismail Hadisoebroto dilogo Orthopaedic Association Dr Khalid David Mohammed, New Zealand or Bancha Bancha Chernchujit, The Royal College of Orthopaedic Surgeons of Thailand Professor Keerati Chareancholvanich, the royal college of Orthopaedic Surgeons of Thailand Dr Chong Ken Wai, Singapore Orthopaedic Association Dr Justinian Aquilino IV Cyril Pimentel, Philippine骨科协会,
摘要:量子计算在实现过程中不可避免地会存在缺陷。这些缺陷来自各种来源,包括硬件级别的环境噪声以及量子算法设计者引入的近似实现,例如低深度计算。鉴于关系逻辑在程序推理中的显著优势以及评估量子程序在其理想规范和不完美实现之间的稳健性的重要性,我们设计了一个证明系统来验证量子程序的近似关系性质。我们通过对著名的量子傅里叶变换低深度近似进行首次形式化验证,证明了我们方法的有效性。此外,我们验证了重复直到成功算法的近似正确性。从技术角度来看,我们开发了近似量子耦合作为研究量子程序近似关系推理的基本工具,这是概率程序中广泛使用的近似概率耦合的新颖概括,回答了先前提出的射影谓词的开放性问题。
量子技术发展迅速,量子计算、传感、加密和通信领域取得了重大进展。量子技术正在从实验原型过渡到更实用但仍有限的应用。这些进步为优化、化学模拟和加密等特定任务提供了前所未有的计算能力,但也受到错误率、量子比特相干时间和可扩展性等挑战的阻碍。物理学家和工程师正在解决所有这些问题。一个受到关注太少的领域是新兴的量子软件工程领域。
量子计算得到了广泛的关注,特别是在噪声中型量子(NISQ)时代到来之后。量子处理器和云服务在全球范围内日益普及。遗憾的是,现有量子处理器上的程序通常是串行执行的,这对处理器来说工作量可能很大。通常,由于排队时间长,人们需要等待数小时甚至更长时间才能在公共量子云上获得单个量子程序的结果。事实上,随着规模的增长,串行执行模式的量子比特利用率将进一步降低,造成量子资源的浪费。本文首次提出并引入了量子程序调度问题(QPSP),以提高量子资源的利用效率。具体而言,提出了一种涉及电路宽度、测量次数和量子程序提交时间的量子程序调度方法,以减少执行延迟。我们对模拟的 Qiskit 噪声模型以及 Xiaohong(来自 QuantumCTek)超导量子处理器进行了广泛的实验。数值结果表明了 QPU 时间和周转时间的有效性。
手动调试量子程序是一项困难且耗时的过程。在本文中,我们介绍了一种基于增量调试和基于属性的测试的量子程序自动调试技术。我们的技术可以自动识别在量子程序更新中导致基于属性的回归测试失败的更改。为了评估我们的技术,我们将故障和保留语义的更改注入到三种量子算法中。在测量故障和保留语义的更改的百分比后,我们讨论了我们方法的可行性和有效性。我们的结果表明,我们的方法具有很高的真正例(称为敏感度)和真负例(称为特异性),并且在引入程序的更改量方面具有鲁棒性。此外,该方法的敏感度随着属性数量的增加而显著增加。而当增加属性和输入的数量时,特异性保持稳定。
其中 ¯ qi 是 i 上的平均查询权重——| i ⟩ 上所有查询的平均范数的平方,因此特别地,P i ¯ qi = 1。我们在第 1.2 节中更详细地描述了结果。虽然这样的结果在经典算法中是显而易见的,但在量子算法中却不那么明显。事实上,如果外部算法和子程序是零错误算法,并且我们想将它们组合起来以获得具有该预期运行时间的零错误算法,虽然这在经典情况下再次显而易见,但对于量子算法来说这通常是不可能的 [BdW03]。如果 E [T i ] = µ 是已知常数(关于 i ),那么这个结果就没那么有趣了:我们总是可以在 10 µ 步后停止子程序,根据马尔可夫不等式,这会引入最多 1 / 10 的额外错误概率(我们可以通过对数重复来降低)。然而,如果与经典情况相比,E[Ti]的值在i上变化很大,那么就我们所知,这一结果对量子算法的成立性并不明显,而且这一结果的特殊情况一直是人们努力研究的主题。例如,考虑评估一个不平衡公式,该公式是n个AND的OR,元数为k1,...,kn:f(x(1),...,x(n))=ORn(ANDk1(x(1)),...,ANDkn(x(n))),