SynDebug: un framework per il debug dei bug logici nei programmi di computazione quantistica tollerante ai guasti

Abstract degli autori

La computazione quantistica tollerante ai guasti (FTQC) introduce una notevole complessità a livello di sistema attraverso la correzione degli errori quantistici (QEC), rendendo difficile eseguire il debug dei programmi FTQC. Gli approcci esistenti al debug quantistico si rivolgono principalmente ai circuiti a livello logico e non supportano in modo naturale il debug all’interno di flussi di esecuzione FTQC realistici. Presentiamo SynDebug, il primo framework di debug a livello di sistema per programmi FTQC. SynDebug introduce primitive di debug leggere basate su asserzioni, che operano direttamente all’interno di infrastrutture FTQC codificate, evitando di aggiungere superficie logica e riducendo al minimo l’overhead temporale. Valutiamo SynDebug su più famiglie di codici QEC, distanze del codice e carichi di lavoro codificati, tra cui la preparazione degli stati, la convalida dell’entanglement e programmi in stile Shor. I nostri risultati dimostrano che SynDebug consente un debug pratico della FTQC, con un overhead aggiuntivo medio della profondità del circuito dell’1,8% (0% nella maggior parte dei casi) e nessun aumento misurabile del tasso di errore logico. Ciò dimostra che il debug a livello di sistema per applicazioni FTQC su larga scala è fattibile e pratico.