Empirical Studies of Quantum Programming Issues

Avec les progrès de l'informatique quantique ces dernières années, les logiciels quantiques deviennent essentiels pour explorer le plein potentiel des systèmes informatiques quantiques. Récemment, le génie logiciel quantique (QSE) est devenu un domaine émergent qui attire de plus en plus l'attention. Cependant, on ne sait pas quels sont les défis et les opportunités de l'informatique quantique auxquels est confrontée la communauté du génie logiciel. En tant que nouvelle approche pour effectuer des calculs afin de résoudre plus rapidement des problèmes spécifiques (par exemple, des problèmes d'optimisation combinatoire), la programmation quantique diffère de la programmation classique de plusieurs manières. Par exemple, l'état d'un programme quantique est de nature probabiliste et un ordinateur quantique est sujet aux erreurs en raison de l'instabilité des mécanismes quantiques. Par conséquent, les caractéristiques des problèmes de programmation quantique peuvent être très différentes de celles de la programmation classique. Cette thèse rapporte deux études empiriques menées dans le but de comprendre les problèmes de programmation quantique auxquels sont confrontés les développeurs de logiciels quantiques. Premièrement, nous effectuons une étude des défis perçus par les développeurs de logiciels quantiques et identifions des opportunités pour la recherche et la pratique du QSE. En particulier, nous examinons les forums de questions-réponses techniques où les développeurs posent des questions liées au QSE, et les rapports de problèmes GitHub où les développeurs soulèvent des problèmes liés au QSE. Deuxièmement, nous effectuons une étude des caractéristiques des bogues dans l'écosystème logiciel quantique et de leur distribution dans les composants du programme quantique. Pour comprendre les enjeux QSE perçus par les développeurs. Nous réalisons une étude empirique sur les forums Stack Exchange où les développeurs postent des questions et donnent des réponses liées à QSE et des rapports de problèmes Github où les développeurs soulèvent des problèmes liés au QSE dans des projets pratiques d'informatique quantique. Sur la base d'une taxonomie existante des types de questions sur Stack Overflow, nous effectuons d'abord une analyse qualitative des types de questions liées au QSE posées sur les forums Stack Exchange. Nous utilisons ensuite la modélisation automatisée des sujets pour découvrir les sujets dans les publications Stack Exchange liées au QSE et les rapports de problèmes GitHub.