2、量子程序搜索式测试：生成失败测试套件的有效方法

量子程序搜索式测试：生成失败测试套件的有效方法

1. 引言

量子程序由于其固有的复杂性，如叠加和纠缠特性，对其进行测试需要系统、自动且智能的方法。为了满足这一需求，研究人员提出了一种基于搜索的方法——量子搜索式测试（Quantum Search-Based Testing，QuSBT），旨在根据可用的测试预算自动生成指定大小的测试套件，并最大化测试套件中失败测试用例的数量。

2. 相关工作

• Quito ：由Ali等人提出，定义了三种基于量子程序输入和输出的覆盖标准以及两种测试预言机。通过单样本Wilcoxon符号秩检验判断测试套件的通过或失败，并使用变异分析评估覆盖标准的有效性。结果表明，成本最低的输入覆盖标准能实现较高的变异得分，而输入 - 输出覆盖标准在大多数情况下无法提高变异得分。不过，这些覆盖标准在处理更多量子比特的量子程序时扩展性不佳。
• 统计断言方法 ：Huang和Martonosi提出了一种统计断言方法来查找量子程序中的错误。他们识别了六种错误类型及其对应的断言，使用卡方检验来测试测量分布的假设，并确定置信水平为95%的列联系数。该方法对三个量子程序进行了测试，并识别出了程序中的错误及其类型。
• Proq ：Li等人提出的基于投影的运行时断言方案，用于测试和调试量子软件。Proq只需在少量投影测量上检查投影（即状态空间的封闭子空间）的满足情况，而无需重复执行程序。它定义了几种断言转换技术，以确保在量子计算机上执行断言的可行性。与其他两种断言机制相比，Proq具有更强的表达能力、更灵活的断言位置