如何将量子融入你钟爱的Petri网并兼顾网论

Petri网已在众多应用领域得到广泛使用，这尤其归功于其基于偏序依赖和并发执行、用于组合交互式分布式与异步过程及服务的、对人友好的图形化语法。Petri网还带有抽象语义，以及用于组合综合、结构检查和行为分析的数学方法。这些促使各类网被用于实时、分布式和并行编程语言、软件及服务系统，并关注其接口与交互协议。这些特性使Petri网对聚焦于组件、其相互依赖关系及面向环境的交互的分布式软件架构方法而言极为宝贵。量子计算——尤其是量子软件工程——尚处于起步阶段，可从软件架构研究及网论、其方法与应用中积累的洞见获益。在本文中，我们建立Petri网与量子系统之间的联系，使得网论与网的组件架构可助力混合经典-量子编程语言和服务系统中抽象软件模型及其接口协议的合成与分析。我们利用来自软件规约的网形式化的一些洞见，给出一种将量子融入现有Petri网变体的通用方法，并证明Petri网对量子编程的通用性与组合性。