20、量子软件测量：现状与挑战

量子软件测量：现状与挑战

1. 引言

软件测量在软件工程中扮演着至关重要的角色。软件工程活动丰富多样，涵盖管理、成本核算、规划、建模、分析、规范制定、设计、实现、测试和维护等，因此针对过程和工件的可能度量标准也多种多样。测量对于软件过程的管理至关重要，从业者和研究人员拥有一套相对成熟的知识体系，包括度量标准、过程框架甚至成熟度模型，这些都是基于数十年开发实践的经验积累，为该学科提供了实证和理论基础。

然而，实用量子计算机的逐渐普及引发了一个问题：鉴于量子计算机的计算模型与经典计算机截然不同，现有的软件测量基础在多大程度上能应用于基于这些新设备的程序开发呢？

量子计算机（或量子计算机模拟器）的编程可以使用低级原语，但近年来出现了一系列相对连贯的高级抽象概念。与此同时，大量“量子特定”的编程语言及其相关工具（如编译器、图形化编程语言以及抽象真实量子计算机和模拟器的中间件等）也被提出和开发。此外，像量子傅里叶变换（QTF）或量子相位估计等已知算法，可作为构建模块或库组件，在某种程度上可视为高级原语。这些成果似乎表明量子计算机软件工程正逐渐发展成熟。

但从目前量子软件开发活动所投入的工作量来看，其与经典软件的情况无法相提并论。这不仅是因为量子软件发展尚不成熟，还因为它通常仅用于解决经典计算机效率较低的某些特定问题。这导致实证研究受到实际量子源代码可用性的限制，更重要的是，缺乏与开发该软件所使用的资源或过程相关的研究。

目前，量子软件度量和测量几乎是一片未被探索的领域。我们只能借助经典软件测量的知识来进行初步探索，这些知识可能在一定程度上被复用、重新表述或重新定位。甚至不清楚量子软件的性质和特性是否会使一些适用于传统应用或商业软件开发的理念变得不适用