Testen und Debuggen von Quantenprogrammen: Der Weg zu 2030

Quantencomputing existiert seit mehreren Jahrzehnten im theoretischen Bereich. Kürzlich, angesichts der neuesten Entwicklungen in der Hardware, hat das Quantencomputing als vielversprechende Technologie wieder an Bedeutung gewonnen, die das Potenzial hat, Probleme zu lösen, für deren Lösung ein klassischer Computer Hunderte von Jahren benötigen könnte. Mit dem wachsenden Interesse an diesem Bereich gibt es Herausforderungen und Chancen für Akademiker und Praktiker in Bezug auf Softwareengineering-Praktiken, insbesondere im Testen und Debuggen von Quantenprogrammen. Dieses Papier präsentiert einen Fahrplan zur Bewältigung dieser Herausforderungen, weist auf bestehende Lücken in der Literatur hin und schlägt Forschungsrichtungen vor. Wir präsentieren den aktuellen Stand der Technik in Test- und Debugging-Strategien, einschließlich klassischer Techniken, die auf Quantenprogramme angewendet werden, der Entwicklung und Implementierung quantenspezifischer Annahmen sowie der Identifizierung und Klassifizierung von Fehler-Mustern, die einzigartig für das Quantencomputing sind. Darüber hinaus stellen wir ein konzeptionelles Modell vor, um die Hauptkonzepte in Bezug auf das Testen und Debuggen von Quantenprogrammen sowie die Beziehung zwischen ihnen zu veranschaulichen. Diese Konzepte werden dann verwendet, um die wichtigsten Forschungsherausforderungen zu identifizieren und zu diskutieren, um mit Quantenprogrammen bis 2030 umzugehen, wobei der Fokus auf den Schnittstellen zwischen klassischem und Quantencomputing sowie der Entwicklung von Test- und Debugging-Techniken liegt, die die einzigartigen Eigenschaften des Quantencomputings nutzen.