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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种利用量子程序中的同构性以促进自信验证的方法和系统，包括：断言语句：定义追踪点并通过追踪点标记量子程序在不同时间的量子比特状态，定义假设‑保证断言来指定单量子比特状态的范围及多量子定量子比特状态之间的关系；程序分析：依据量子演化同构性构建输入量子比特状态与追踪点的量子比特状态之间真实关系的近似函数；断言验证：将量子程序中的假设‑保证断言与构建的逼近函数打包成约束最大化问题来进行全局搜索和求解以验证量子程序的正确性，以解决现有断言方法在验证量子程序的整体正确性方面表现出较低的置信度的问题。

主权项：1.一种利用量子程序中的同构性以促进自信验证的方法，其特征在于，包括以下步骤：断言语句：定义追踪点为记录时间和量子比特，通过编辑标记为量子程序中的量子比特状态打上标签，并通过追踪点标记量子程序在不同时间的量子比特状态；定义假设-保证断言来指定单量子比特状态的范围及多量子定量子比特状态之间的关系，具体包括：通过一谓词来描述单量子比特状态的范围，该谓词为以表示量子比特状态的单个密度矩阵为输入的不等式或目标函数，当且仅当谓词为真时，目标函数满足；通过另一谓词来描述多个量子比特状态之间的关系，该谓词为以表示量子比特状态的多个密度矩阵为输入的不等式或目标函数，当多个单量子比特状态满足各自的谓词时，多个量子比特状态之间的关系应该满足谓词；程序分析：依据量子演化同构性构建输入量子比特状态与追踪点的量子比特状态之间真实关系的近似函数，具体包括：输入的量子比特状态表示为采样输入的线性组合，即，表示第i个采样输入的量子比特状态，为待求解的实数值；基于依据量子演化同构性和参数，构建追踪点的量子比特状态与输入量子比特状态之间的近似函数F为： ； 表示第i个采样追踪点的量子比特状态；情况一：对于能够分解为的采样输入，通过构建近似函数来求解的追踪点的量子比特状态的准确性为100%；情况二：对于不能够分解为的采样输入，追踪点的量子比特状态的平均准确性为，其中，为采样输入的数量，为程序输入的比特数；在构建近似函数时，通过增加采样输入的数量来提升通过近似函数求解追踪点的量子比特状态的准确性；构建近似函数时，采用以下三种策略来进行采样输入；策略一：自定义确定采样输入，包括：对样本数据应用特征分解，基于特征分解筛选的具有大特征值的前K个特征向量作为采样输入；策略二：将输入量子比特状态的一部分设置为常数；策略三：检查单一属性而非量子比特状态对应的整个密度函数，其中单一属性为满足符合量子演化同构性，且需要断言验证的属性；断言验证：将量子程序中的假设-保证断言与构建的逼近函数打包成约束最大化问题来进行全局搜索和求解以验证量子程序的正确性，具体包括：将逼近函数带入到假设-保证断言中，并将假设-保证断言转化为约束优化问题，通过直接优化求解近似函数中的参数来找到使假设-保证断言成立的最大值，若能够找到，则假设-保证断言成立，量子程序正确；当量子程序验证不正确时，输入量子比特状态是导致错误的反例；当量子程序验证正确时，根据分析的准确性来估计置信度，表示准确度，表示准确度阈值，表示的概率分布，表示反例的数量。

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