Q-PAC：量子缺陷修复模式的自动检测
软件工程
2023-11-30 v1
摘要
背景：缺陷修复模式检测在过去经典软件背景下已被研究。然而，尽管量子软件快速发展，文献仍缺乏自动化的方法与工具来识别、分析和检测缺陷修复模式。据我们所知，我们此前发表于 SEKE'23 的工作是首个利用经典技术检测量子代码中的缺陷修复模式。目标：为扩展先前工作，我们提出一个研究议程（Q-Repair），包含一系列测试与调试方法，以提升量子软件质量。最终目标是利用机器学习技术自动预测现有量子缺陷的修复模式。方法：作为该议程第一阶段的一部分，我们扩展初始研究并提出一个更全面的自动化框架 Q-PAC，用于检测 IBM Qiskit 量子代码中的缺陷修复模式。该框架中，我们利用抽象语法树、语法过滤器和语义检查开发了七个缺陷修复模式检测器。结果：为展示方法，我们在多种量子缺陷修复模式上运行 Q-PAC，使用真实世界与人工构造的缺陷及修复示例。实验结果表明 Q-PAC 能有效识别 IBM Qiskit 中的缺陷修复模式。结论：我们希望这一关于量子缺陷修复检测的初步研究能引起研究人员与从业者对量子软件工程的关注。因此，我们也将 Q-PAC 作为开源软件发布于 GitHub。我们鼓励其他研究者致力于（如 Q-Repair 等）研究方向，以提升量子编程质量。
引用
@article{arxiv.2311.17705,
title = {Q-PAC: Automated Detection of Quantum Bug-Fix Patterns},
author = {Pranav K. Nayak and Krishn V. Kher and M. Bharat Chandra and M. V. Panduranga Rao and Lei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.17705},
year = {2023}
}
备注
16 pages, 2 figures