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公開番号2025012271
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023114994
出願日2023-07-13
発明の名称テスト支援装置及びテスト支援方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類G06F 11/36 20060101AFI20250117BHJP(計算;計数)
要約【課題】量子プログラムのテストにおいて、コスト対効果の高いテスト手順を提示可能とする。
【解決手段】テスト支援装置100において、ブロックで分割された量子ソフトウェアを保持する記憶部101と、ブロックに関して定義された測定位置ごとに、所定の測定手法に基づく量子状態の評価テストによってテスト結果を取得し、テスト結果に基づき、当該ブロックにおける誤り有無を特定できる可能性に関するテスト効果指標値と、テスト実行にかかる計算量に関するテストコスト指標値を計算し、これらの値から測定位置ごとにコスト対効果値を算出し、コスト対効果値に基づいて有効な測定位置の情報を出力する演算部104を含む構成とする。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
ブロックで分割された量子ソフトウェアを保持する記憶部と、
前記ブロックに関して定義された測定位置ごとに、所定の測定手法に基づく量子状態の評価テストによってテスト結果を取得し、前記テスト結果に基づき、当該ブロックにおける誤り有無を特定できる可能性に関するテスト効果指標値と、テスト実行にかかる計算量に関するテストコスト指標値を計算し、前記テスト効果指標値と前記テストコスト指標値とから、前記測定位置ごとにコスト対効果値を算出し、前記コスト対効果値に基づいて、有効な測定位置の情報を出力する演算部と、
を有するテスト支援装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記演算部は、
前記測定位置に対応するブロック及び当該ブロックの前方に位置するブロック、のそれぞれを構成する量子演算子の数又は種類の少なくともいずれかに基づいて、前記テストコスト指標値を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のテスト支援装置。
【請求項３】
前記演算部は、
前記テスト結果として、前記測定位置ごとに、誤りがないことの確信度を計算し、前記誤りがないことの確信度を、前記測定位置に対応するブロック及び当該ブロックの前方に位置するブロックにそれぞれ反映し、前記反映がなされた前記確信度に基づき、前記テスト結果から誤りが特定されている度合いを表す誤り特定指標値を計算し、前記誤り特定指標値を前記テスト効果指標値として取り扱う、
ことを特徴とする請求項２に記載のテスト支援装置。
【請求項４】
前記演算部は、
前記測定位置における量子状態の想定値をユーザから受け付け、前記想定値と、前記測定位置における前記測定手法による測定結果と、前記測定結果から算出される前記量子状態の推定値に関わる情報とに基づいて、前記誤りがないことの確信度を計算する、
ことを特徴とする請求項３に記載のテスト支援装置。
【請求項５】
前記演算部は、
前記測定位置ごとに、誤りを埋め込んだ可能性を表す誤り可能性指標値をユーザから受け付け、前記誤り可能性指標値に基づいて、前記誤りがないことの確信度の初期値を計算し、前記測定結果に基づいて前記初期値を更新することで、前記誤りがないことの確信度を得る、
ことを特徴とする請求項４に記載のテスト支援装置。
【請求項６】
前記演算部は、
前記測定結果に基づいて、前記測定位置ごとに、次回のテストにおける測定結果である次回測定結果を予測し、前記次回測定結果に基づいて、次回テストの結果である誤りがないことの確信度を予測し、前記予測した前記誤りがないことの確信度に基づいて、次回テストの誤り特定指標値を予測し、前記予測した前記誤り特定指標値を、前記テスト効果指標値として扱う、
ことを特徴とする請求項５に記載のテスト支援装置。
【請求項７】
前記演算部は、
前記想定値の定義方法として、任意文字列を表すワイルドカードを含む記法に従う、想定値編集機能を提供する、
ことを特徴とする請求項４に記載のテスト支援装置。
【請求項８】
前記演算部は、
前記測定位置における前記評価テストを実行するために、前記測定位置に対応するブロック及び当該ブロックの前方に位置するブロック、のそれぞれを構成する量子演算子を表すプログラムコードを、前記量子ソフトウェアから作成し、前記評価テストを実行するテストドライバから呼び出し可能なインターフェースを提供する、
ことを特徴とする請求項１に記載のテスト支援装置。
【請求項９】
前記演算部は、
前記測定位置に対応するブロック及び当該ブロックの前方に位置するブロック全体を囲う矩形により、前記有効な測定位置を示唆し、前記ブロックごとに計算された前記誤りがないことの確信度の大きさに基づいて、当該ブロックの表示色又は当該表示色の濃さを変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載のテスト支援装置。
【請求項１０】
情報処理装置が、
記憶部において、ブロックで分割された量子ソフトウェアを保持し、
前記ブロックに関して定義された測定位置ごとに、所定の測定手法に基づく量子状態の評価テストによってテスト結果を取得し、前記テスト結果に基づき、当該ブロックにおける誤り有無を特定できる可能性に関するテスト効果指標値と、テスト実行にかかる計算量に関するテストコスト指標値を計算し、前記テスト効果指標値と前記テストコスト指標値とから、前記測定位置ごとにコスト対効果値を算出し、前記コスト対効果値に基づいて、有効な測定位置の情報を出力する、
ことを特徴とするテスト支援方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、テスト支援装置及びテスト支援方法に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
量子コンピュータ向けのプログラムである量子プログラムは、量子情報を保持する量子ビットと、量子ビットに対する演算を表すゲートから構成される。これら量子ビットとゲートで記述される量子プログラムは、量子回路とも呼ばれる。量子プログラムが、その設計者の期待どおりに振舞うかをテストする手段の一つとして、古典コンピュータによるシミュレーションが有効である（以降、古典シミュレーションと呼ぶ）。
【０００３】
古典シミュレーションでは、量子プログラムの任意の計算ステップにおいて、その時点で量子ビットの状態を正確に確認することができる（以降、量子状態と呼ぶ）。つまり、従来の古典プログラムと同様に、プログラム終了時の量子状態やプログラムを途中まで実行した場合の量子状態を確認することで、その振る舞いの正しさをテストできる。例えば、ある1つの量子ビットの任意の量子状態φは以下の式（１）で表せるαとβは複素数であり、振幅と呼ばれる。
【０００４】
[式１]
JPEG
2025012271000002.jpg
9
170
【０００５】
古典シミュレーションを活用すると、量子プログラムの各計算ステップにおいて、αとβの値を確認することができる。
【０００６】
ところで、本来、量子コンピュータが提供する最大の価値は、古典コンピュータでは行えないような膨大な計算を実行できる点である。よって、量子プログラムとして社会実装される計算処理は、古典コンピュータでは実用時間内に実行完了できない可能性が高い。
【０００７】
もちろん、古典コンピュータでも実用時間内に実行可能だが、量子コンピュータを用いることで、より高速に処理したいというケースも考えられる。以降では、古典コンピュータでは実用時間内に実行完了できない量子プログラムを想定する。
【０００８】
そのような量子プログラムを想定した場合、上述の古典シミュレーションでは、その振る舞いをテストできない。量子プログラムの振る舞いをテストするためには、量子コンピュータを用いて実際に実行する必要がある。しかし、量子プログラムを量子コンピュータで実行する場合、実行後の量子状態を正確に確認するのは困難であり、以下に示す方法で推定することになる。
【０００９】
量子コンピュータでは、０と１の値を重ね合わせた状態を保持することができる。また、他の量子ビットとのもつれ状態を形成することもできる。これらの量子状態を確認する手段として、射影測定と呼ばれる操作がある。
【００１０】
量子ビットに対して射影測定を行うと、０と１の重ね合わせ状態が解消され、０か１のいずれかの値が観測される。この射影測定を複数回行うことで、０および１がそれぞれ観測される確率を導出することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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