量子云计算平台软件功能测评方法和装置

摘要

本申请提供了一种量子云计算平台软件功能测评方法和装置，所述方法包括：获取测试需求；根据测试需求确定被测软件的被测功能，编写测试用例，并确定执行所述测试用例所需要的资源；将所述测试用例，以及执行所述测试用例所需要的资源发送给所述量子云计算平台，使所述量子云计算平台调用所述资源执行所述测试用例并输出执行结果；接收所述量子云计算平台输出的执行结果，并根据所述执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评。该方法能够对量子云计算平台软件功能进行量化测评，提高测评的准确度。

说明书

技术领域

本发明涉及软件测评技术领域，特别涉及一种量子云计算平台软件功能测评方法和装置。

背景技术

众所周知，量子计算所需的硬件及其支撑资源十分昂贵，运行及部署需要严苛的物理环境，目前世界上只有少数商业巨头和高精尖实验室拥有真实量子计算环境。

量子计算已经展示出巨大的应用潜力和商业前景，学术界和工业界对量子计算的需求愈加迫切，为了解决量子计算资源与使用需求的矛盾，量子云计算平台应运而生。依托现有丰富的网络资源，量子云计算为用户提供了便捷的接入方式，并遵循现有云化的资源访问方式和服务模式，为量子计算技术发展和应用探索创造提供良好的生态条件。

当前，量子云计算平台主要提供量子计算和量子机器学习算法的软件应用服务，开发量子编程框架和量子算法库，并通过云端服务器层连接其他公司的计算引擎分配计算。量子云计算平台支持跨平台兼容开发，不需要使用者学习多个开发环境，降低了软件使用者和应用开放者的准入门槛；同时，量子云计算平台还支持通过量子计算模拟器进行量子线路的调试、诊断和优化，结合优化混合量子算法，完全托管作业以提高效率和降低成本。

对用户来说，在选择哪个量子云计算平台进行量子云计算时，通常会根据量子云计算平台的软件功能的优劣进行选择，因此，亟需一种针对量子云计算平台的软件功能测评方法来测评软件功能。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种量子云计算平台软件功能测评方法和装置，能够对量子云计算平台软件功能进行量化测评，提高测评的准确度。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：

在一个实施例中，提供了一种量子云计算平台软件功能测评方法，所述方法包括：

获取测试需求；

根据测试需求确定被测软件的被测功能，编写测试用例，并确定执行所述测试用例所需要的资源；

将所述测试用例，以及执行所述测试用例所需要的资源发送给所述量子云计算平台，使所述量子云计算平台调用所述资源执行所述测试用例并输出执行结果；

接收所述量子云计算平台输出的执行结果，并根据所述执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评。

在另一个实施例中，提供了一种量子云计算平台软件功能测评装置，所述装置包括：获取单元、处理单元、收发单元和测评单元；

所述获取单元，用于获取测试需求；

所述处理单元，用于根据所述获取单元获取的测试需求确定被测软件的被测功能，编写测试用例，并确定执行所述测试用例所需要的资源；

所述收发单元，用于将所述处理单元确定的测试用例，以及执行所述测试用例所需要的资源发送给所述量子云计算平台，使所述量子云计算平台调用所述资源执行所述测试用例并输出执行结果；接收所述量子云计算平台输出的执行结果；

所述测评单元，用于根据所述收发单元接收到的执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评。

在另一个实施例中，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述量子云计算平台软件功能测评方法的步骤。

在另一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述量子云计算平台软件功能测评方法的步骤。

由上面的技术方案可见，上述实施例中通过根据测试需求编写测试脚本，确定执行所述测试脚本所需要的资源，并输入到量子元计算平台上进行测试用例的执行，并接收量子云计算平台输出的执行结果，根据执行结果测评所述被测软件。该方案能够对量子云计算平台软件功能进行量化测评，提高测评的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中量子云计算平台软件功能测评流程示意图；

图2为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

下面以具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本申请实施例中提供一种量子云计算平台软件功能测评方法，应用于软件功能测评装置上。

所述软件功能测评装置，用于根据测试需求编写测试用例，并将所述测试用例，以及执行所述测试用例所需的资源发送给量子云计算平台；

量子云计算平台上存储有能够执行所述测试用例的被测软件，接收到所述软件功能测试装置发送的测试用例和所需的资源时，根据平台运行情况去获取所述所需的资源，若获取成功，则执行所述测试用例，不成功时，进入等待队列；

量子云计算平台在执行所述测试用例后，会获得一个执行结果，并将所述执行结果输出给所述软件功能测评装置；

其中，量子云计算平台根据软件功能测评装置输入的数据的格式确定在数据接入和输出时是否进行数据转换。

软件功能测评装置接收所述量子云计算平台输出的执行结果，对所述被测软件的被测功能进行测评。

下面结合附图，详细说明本申请实施例中实现量子云计算平台软件功能测评过程。

参见图1，图1为本申请实施例中量子云计算平台软件功能测评流程示意图。具体步骤为：

步骤101，获取测试需求。

测试需求可以是根据测试需要自行编写的测试需求，也可以是客户提供的测试需求。

测试需求通常包括：要测试的被测软件的测试功能，并根据测试结果对所述被测软件的被测功能进行测评。

步骤102，根据测试需求确定被测软件的被测功能，编写测试用例，并确定执行所述测试用例所需要的资源。

在获取到测试需求后，需要明确如下内容：

测试对象：被测软件；

测试说明：被测软件测试条件及被测功能说明；

测试目的：对被测软件的被测功能进行测评；

测量方法：自动化测试；

测试配置测试准备及流程；

测试步骤：

第一步、根据测试需求进行测试用例的编写，并确定执行所述测试用例所需的资源；

第二步、将所述测试用例，以及所需的资源发送给量子云计算平台；

第四步、接收量子云计算平台返回的执行结果；

第五步、根据所述执行结果，以及测试用例和测试需求确定被测功能的度量值，来对被测软件进行评测。

所述被测功能为下述功能之一或任意组合：

功能完备性、数据正确性、功能适用性、量子程序可转化性、数据保密性。

但是不限于上述被测功能的评测。

在具体实现时，确定执行所述测试用例所需要的资源时，是确定执行所述测试用例所需要的量子比特数(经典寄存器)。

步骤103，将所述测试用例，以及执行所述测试用例所需要的资源发送给所述量子云计算平台，使所述量子云计算平台调用所述资源执行所述测试用例并输出执行结果。

本申请实施例中，在将测试用例，以及执行所述测试用例需要的资源发送给量子云计算平台的具体实现可以为：

通过量子程序测试脚本调用量子云计算平台提供的数据上传接口，或者通过图形化人机接口实现将测试用例，以及执行所述测试用例需要的资源发送给量子云计算平台。

量子云计算平台接收到所述测试用例，以及所述测试用例对应的所需资源时，先确定量子云计算平台是否能够提供所述所需资源，如果是，获取所述所需资源执行所述测试用例，否则，等待，直到能够提供所述所需资源时，执行所述测试用例，并将执行结果发送给软件测评装置。

步骤104，接收所述量子云计算平台输出的执行结果，并根据所述执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评。

本步骤中根据所述执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评，包括：

根据所述执行结果确定不符合测试预期结果的执行结果对应的测试用例数A；

确定用于测试所述被测功能的测试用例数B；

计算被测功能度量值为1-A/B；

确定所述被测功能度量值越大，所述被测功能对应的性能越优。

下面结合具体实例，分别给出各被测功能的具体实现：

当被测功能为功能完备性时，所述被测功能至少包括：通过图形化编程和代码编程两种量子云计算在线编程方式对外提供量子云计算应用服务。

根据测试需求进行如下信息确定：

测试对象：量子云计算平台A的量子程序设计功能；

测试说明：量子线路，也称量子逻辑电路是最常用的通用量子计算模型，表示在抽象概念下，对于量子比特进行操作的线路。组成包括了量子比特、线路(时间线)，以及各种逻辑门。最后常需要量子测量将结果读取出来。

不同于传统电路是用金属线所连接以传递电压讯号或电流讯号，在量子线路中，线路是由时间所连接，亦即量子比特的状态随着时间自然演化，过程中是按照汉密顿运算符的指示，一直到遇上逻辑门而被操作。

由于组成量子线路的每一个量子逻辑门都是一个“酉算子”，所以整个量子线路整体也是一个大的酉算子。

量子云计算平台A提供图形化编和代码量子计算编程方式。

测试目的：功能完备性；

测试方式：自动化测试，也可以称为技术测试法。

测试配置，软件测评装置能够与量子云计算平台能够进行数据传输；

测试步骤：依据量子云计算平台A开源项目，创建量子线路测试脚本，分别实现以下功能：

向量子线路中添加节点；

设置量子线路转置共轭形式；

设置量子线路受控状态；

创建一个空的量子线路；

输出脚本运行结果；

通过量子云计算平台A图形化量子程序创建界面，设计并创建待测试量子线路；

运行量子线路测试程序，并获取运行结果；

比较运行与预期结果。

所需资源：4个量子比特数(代码编程)；4个量子比特数(图形化编程)

测试结果：

(1)、依据量子计算开源项目，编码创建测试脚本并运行，其中，申请量子比特数4个，使用4个，重复试验1000次；

(2)、通过量子云计算平台A图形化量子程序创建界面，设计并创建与步骤(1)相同的待测试量子线路，其中，申请量子比特数4个，使用4个，重复试验1000次；

(3)、运行量子线路设计实现测试程序，并获取运行结果；

(4)、比较脚本运行与图形化编程的测试结果，运行结果基本一致。

参见表1，表1为执行脚本和图形化编程的执行结果对应的内容。

表1

本申请实施例中针对代码编程和图形化编程的对应的测试用例总数为B1，不符合代码编程对应的预期结果的测试用例的总数为A1，不符合图形化编程对应的预期结果的测试用例的总数为A11，则功能完备性度量值为1-(A1+A11)/B1，由上述测量结果可见，针对代码编程和图像化编程的测试用例，对应的测试结果均与预期相同，则A1和A11均为0，则功能完备性度量值为100％。

具体实现时，也可以通过预期的功能是否具备来计算功能完备性度量值，测试的是两个功能，两个功能均成功测试通过，则功能完备性度量值为1-(0+0)/2＝100％。

因此，本申请实施例中不限制根据实际测试结果与测试预期计算功能完备性度量值的方式。

测试判定：功能完备性高。功能完备性度量值的区间为：[0，1]，功能完备性度量值越大，表明对应测试软件的功能越完备。

注意事项：

该测试表明，量子云计算平台A能够通过图形化编程和代码编程两种量子计算在线编程方式对外提供量子云计算应用服务，能够满足包括以入门学习与科研开发为目的的使用对象的功能需求。

当被测功能为数据正确性时，根据测试需求进行如下信息确定：

测试对象：量子云计算平台A逻辑门统计功能；

测试说明：逻辑门的统计是指统计一个量子线路或量子程序中所有的量子逻辑门个数方法。

测试功能：数据的正确性；

测试方法：自动化测试方法，即技术测试法；

测试配置：软件测评装置能够与量子云计算平台能够进行数据传输；

测试步骤：创建测试运行脚本，分别实现以下功能：

统计量子线路中的量子逻辑门个数。

统计量子程序中的量子逻辑门个数。

输出脚本运行结果。

比较运行与预期结果。

所需资源：4个量子比特数。

测试结果：

运行量子逻辑门统计测试程序，并获取运行结果；

较运行结果与预期结果；

逻辑门统计：5个，与预期一致；

不支持的逻辑门：2个，与预期一致。

本申请实施例中用于测试数据正确性的测试用例总数为B2，测试结果与预期不一致的测试用例对应测试用例总数为A2，则数据正确性度量值为1-A2/B2＝＝1-0＝100％，由于测试结果与预期全部符合，则A2为0。

则数据正确性度量值为1-0/5-0/2＝100％。

测试判定：数据正确定高，数据正确性度量值的区间为：[0，1]，数据正确性度量值越大，表明对应测试软件的数据正确性越高。

注意事项：需要在量子云计算平台A正常提供软件服务的情况下执行测试。

当被测功能为功能适用性时，根据测试需求进行如下信息确定：

测试对象：量子云计算平台A的直接搜索优化算法；

测试说明：“Nelder-Mead”算法和“Powell”算法都是一种直接搜索的优化算法。

测试功能：功能适用性；

测试方法：自动化测试方法，即技术测试法；

测试配置：软件测评装置能够与量子云计算平台能够进行数据传输；

测试步骤：

1、创建测试运行脚本，分别实现以下功能：

(1)、给定一些散列点拟合一条直线，使得散列点到直线的距离和最小。

(2)、定义直线的函数的表达式为“y＝w*x+b”，通过使用“Nelder-Mead”优化算法得到w和b的优化值。

(3)、注册优化函数(针对特定问题求解期望的函数)。

(4)、设置Nelder-Mead算法适应参数，使算法参数适应维度。

(5)、设置迭代之间优化参数的绝对误差阈值，主要用于判断是否收敛。

(6)、设置最大迭代次数，当超过该阈值将停止迭代。

(7)、执行优化算法。

(8)、获取优化结果。

2、输出脚本运行结果。

3、比较运行与预期结果。

所需资源：4个量子比特数。

测试结果：

1、运行量子计算直接搜索优化算法测试程序，并获取运行结果；

2、将散列点和拟合的直线进行绘图；

3、比较运行结果与预期结果；

测试步骤(1)和步骤(2)的运行结果符合优化预期。

4、测试功能适用性的测试用例总数为B3，针对步骤(1)对应的测试用例对应测试结果不符合预期的测试用例的总数为A3，针对步骤(2)对应的测试用例对应的测试结果不符合预期的测试用例的总数为A33，则功能适用性度量值为1-(A3+A33)/B3，由于不符合预期的测试用例的总数为0，因此，功能适用性度量值为100％。

具体实现时，也可以使用测试的功能总数确定，如上述实例中测试2个功能适用性，则不符合预期功能适用性的功能的个数为0，则功能适用性度量值为1-0/2＝100％。

上述为两种计算功能适用性度量值的具体实现方式仅为两种举例方式时，本申请实施例中不限制根据测试用例的执行结果和预期计算功能适用性度量值的具体实现。

测试判定：功能适用性高，功能适用性度量值的区间为：[0，1]，功能适用性度量值越大，表明对应测试软件的功能适用性越高。

注意事项：需要在量子云计算平台A正常提供软件服务的情况下执行测试。

当被测功能为量子程序可转换性时，根据测试需求进行如下信息确定：

测试对象：量子云计算平台A的量子程序与QASM转换功能；

测试说明：通过该功能模块，可以解析通过A量子云计算平台构建的量子程序，将其中包含的量子比特信息以及量子逻辑门操作信息提取出来，得到按固定格式存储的QASM指令集。

QASM(Quantum Assembly Language)是IBM公司提出的量子汇编语言。

测试功能：量子程序可转化性；

测试方法：自动化测试方法，即技术测试法；

测试配置：软件测评装置能够与量子云计算平台能够进行数据传输；

测试步骤：

1、创建测试运行脚本,分别实现以下功能：

(1)、首先初始化量子虚拟机；

(2)、接着初始化量子比特与经典寄存器数目；

(3)、然后构建量子程序；

(4)、最后执行程序转换，输出QASM指令集并释放系统资源。

2、输出脚本运行结果。

3、比较运行与预期结果。

所需资源：4个量子比特数。

测试结果：

1、运行量子程序与QASM转换测试程序，并获取运行结果；

2、比较运行结果与预期结果；

步骤(1)的运行结果符合转化预期。

3、不支持量子程序可转化性的功能数记为A4，测试量子程序可转化性的功能总数为B4，则量子程序可转化性度量值为1-A4/B4，当预期结果与测量结果全一致时，A4的值则为0。

也可以通过将不支持量子程序可转化性对应的测试用例数记为A4，测试量子程序可转化性的测试用例的总数为B4，则量子程序可转化性度量值为1-A4/B4。

上述为两种计算量子程序可转化性度量值的具体实现方式仅为两种举例方式时，本申请实施例中不限制根据测试用例的执行结果和预期计算功能适用性度量值的具体实现。

测试判定：量子程序可转化性高，量子程序可转化性度量值的区间为：[0，1]，量子程序可转化性度量值越大，表明对应测试软件的量子程序可转化性越高。

注意事项：需要在量子云计算平台A正常提供软件服务的情况下执行测试。

不同的量子云计算平台因为其对外提供的软件应用接口方式不同，本申请实施例着眼于软件功能性，从功能的功能完备性、数据正确性、功能适用性、量子程序可转化性和数据保密性等方面，进行量子云计算平台软件的功能评测，填补了面向量子云计算平台软件功能测评方法的空白。

基于同样的发明构思，本申请实施例中还提供一种量子云计算平台软件功能测评装置。参见图2，图2为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。所述装置包括：获取单元201、处理单元202、收发单元203和测评单元204；

获取单元201，用于获取测试需求；

处理单元202，用于根据获取单元201获取的测试需求确定被测软件的被测功能，编写测试用例，并确定执行所述测试用例所需要的资源；

收发单元203，用于将处理单元202确定的测试用例，以及执行所述测试用例所需要的资源发送给所述量子云计算平台，使所述量子云计算平台调用所述资源执行所述测试用例并输出执行结果；接收所述量子云计算平台输出的执行结果；

测评单元204，用于根据收发单元203接收到的执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评。

优选地，

测评单元204，具体用于根据所述执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评时，包括：根据所述执行结果确定不符合测试预期结果的执行结果对应的测试用例数A；确定用于测试所述被测功能的测试用例数B；计算被测功能度量值为1-A/B；确定所述被测功能度量值越大，所述被测功能对应的性能越优。

优选地，所述被测功能为下述功能之一或任意组合：

功能完备性、数据正确性、功能适用性、量子程序可转化性、数据保密性。

优选地，当所述被测功能为功能完备性时，所述被测功能至少包括：通过图形化编程和代码编程两种量子云计算在线编程方式对外提供量子云计算应用服务。

上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

在另一个实施例中，还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述量子云计算平台软件功能测评方法的步骤。

在另一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时可实现所述量子云计算平台软件功能测评方法中的步骤。

图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(Processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(Memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行如下方法：

获取测试需求；

根据测试需求确定被测软件的被测功能，编写测试用例，并确定执行所述测试用例所需要的资源；

将所述测试用例，以及执行所述测试用例所需要的资源发送给所述量子云计算平台，使所述量子云计算平台调用所述资源执行所述测试用例并输出执行结果；

接收所述量子云计算平台输出的执行结果，并根据所述执行结果对所述被测软件的被测功能进行测评。

此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。