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A Structured Lifecycle Model for Quantum Software Engineering: Bridging Technical Challenges and Future Directions

delete2026-01-01
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OA
AI
H
Hessa Alfraihi
I
Islam Zada *
M
Mahmoud Ahmed
S
Sara Shahzad
S
Siwar Rekik
A
Abdullah Alshahrani
N
Nguyen Phi *
DOI:10.1049/sfw2/7827044delete
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En 中文
量子计算是进展迅速、趋向实际部署的研究领域之一,但可扩展且可靠的量子软件工程仍处于不发达阶段。当前的量子软件工程(QSE)实践主要依赖工具驱动且具有随意性,仅能提供有限的概率执行管理、混合量-经典工作流、噪声敏感性和硬件约束支持。本研究提出了一种结构化的QSE生命周期,将量子特性与规范化的软件工程实践和原则相结合。该生命周期将开发分为六个阶段,包括量子需求工程、形式化建模、架构与电路设计、混合集成、噪声感知测试和带监控的部署。每个阶段均由明确的工件和量化标准支持,以实现系统性进展和迭代优化。QSE通过专家评估和基于模拟的实验进行验证,实验采用代表性的变分量子算法并在现实噪声条件下进行。结果显示,相比非结构化工作流,该方法提高了保真度收敛性、降低了资源开销、增强了开发稳定性(DS)并提升了验证可靠性,证明了生命周期驱动的工程方法对量子软件系统的价值。
Keyword:
hybrid quantum-classical optimization
noise-aware quantum programing
probabilistic software verification
quantum software engineering (QSE)
structured software lifecycle
variational quantum algorithms
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