12、量子软件建模语言Q - UML介绍

量子软件建模语言Q - UML介绍

1. 引言

在开发各类量子软件建模语言时，某些原则不仅可行，而且应该被应用，不论其形式化程度或数学严谨性如何。接下来，将介绍一种具体的量子软件建模语言——Q - UML。

2. Q - UML概述

Q - UML是统一建模语言（UML）的扩展，使其能够对量子软件进行恰当建模。选择UML作为首个量子建模语言的“基础”经典建模语言，主要有两个紧密相关的原因：
- UML是一种极其易于学习和使用的软件建模语言，理解它所需的培训和背景知识极少。
- 它拥有庞大的用户基础。以UML为基础，能更专注于开发和讨论量子扩展部分。

这些扩展旨在尽量少地改变基础UML，并且每个对基础UML的改变都与相关原则直接关联。同时，Q - UML在设计上最大程度地与基础UML向后兼容，对于纯经典软件，UML和Q - UML模型应当是相同的。

3. UML基础

UML是一种通过图表来表示和建模软件的可视化语言，它与编程语言工具、平台和软件开发过程无关，是一种面向对象的建模语言。UML试图适用于任何复杂系统的设计和工程，在许多此类系统中，软件可能只是整体的一个小组成部分。

UML总共有14种不同类型的图表，分为两个大类：
| 类别 | 包含图表类型 |
| ---- | ---- |
| 结构图表 | 类图、包图、对象图、组件图、配置文件图、组合结构图和部署图 |
| 行为图表 | 状态机图、用例图、活动图、序列图、交互概览图、通信图和定时图（后四种通常称为交互图） |

其中，最广泛使用（因而也最重要）的图表包括