用于调试CUDA-Q中量子电路和状态的统计断言

随着量子计算技术的不断发展,越来越多的开发者开始设计、编码和模拟量子电路。然而,量子电路调试——尤其是随着规模和复杂度提升时——始终存在挑战。由于缺乏有效的调试流程,开发者不得不人工检查电路并分析各种量子态,这种方法既容易出错又耗时费工。该研究团队提出了一种基于统计断言(statistical assertion)的CUDA-Q调试方案。由于能利用GPU加速量子电路模拟,CUDA-Q已获得广泛应用,这使得电路能扩展到更大深度和宽度,而此类复杂电路恰恰最难通过人工调试。受前人基于Qiskit调试器的启发,该工作能让CUDA-Q用户更便捷地验证量子程序正确性。通过在量子电路中插入统计断言,该工具可以:实时获取量子位在电路任意节点的状态信息、跟踪其演化过程、并检测与预期行为的偏差。此外,研究人员摒弃卡方检验,改用费希尔精确检验与蒙特卡洛方法相结合的策略,提升了“积态断言”(product state assertion)的可靠性与精确度,并探讨了CUDA-Q特有的基于内核的编程模型对调试工具设计的影响。该工作为填补CUDA-Q的易用性空白提供了实用解决方案,为开发更可靠、高效的量子软件铺平了道路。

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