生産的量子プログラミングに向けた抽象階層

七十年の古典コンピューティングの経験は、持続可能なコンピュータ産業が多様な特定のエンドユーザーのニーズに応えるプログラムを書くソフトウェアエンジニアのコミュニティに依存していることを示唆しています。この過程で、パフォーマンスとユーティリティの双方を達成します。量子コンピューティングは新興技術であり、研究者、ソフトウェアエンジニア、またはアプリケーションスペシャリストを最もサポートする量子ソフトウェアツールや実践を理解するための洞察はまだ得られていません。今日の量子コンピュータの開発者はハードウェアの低レベルの詳細に苦しんでおり、スケーラブルなデバイスに向けた進展は、まだ高レベルの抽象がどのように見えるかを示唆していません。本論文では、プログラミングモデルの言語を使用して量子ソフトウェアスタックの現在の状態を分析し、再定義します。量子ソフトウェア工学をサポートするための抽象階層を提案し、現在の技術に見られるプログラミング、実行、およびハードウェアモデルの重なり合いによる結果を議論します。この階層を、2つの方法（エラーミティゲーションを伴う変分アルゴリズムとエラー修正を伴う位相推定）で固有値推定問題を解決するために活用し、これらの層状モデルとその重なりの観点からこれらのアプローチの重要な違いを特定します。我々の研究は、量子プログラミングにおける具体的な概念的課題とギャップを指摘し、いくつかの具体的な前進のステップを提案しますが、我々の主な主張は、進展は抽象階層を全体的に考えることにかかっており、その構成要素だけを考えるのではないということです。