Journal of the Korea Society of Computer and Information

Generating Metamorphic Test Cases using 2-qubit Quantum Gate Combinations

Woo-Yeob Hyun, Dongsu Kang

Published May 31, 2026• 0 citations

Abstract

양자 컴퓨팅은 노이즈 민감성으로 인해 동일한 회로를 반복 실행하더라도 출력 확률 분포가 매번 달라질 수 있다. 본 연구는 이상적인 환경에서 동일한 출력 분포를 예상할 수 있는 2-큐비트 양자 게이트 조합을 메타모픽 테스트 케이스로 설계하고, Depolarizing, Amplitude Damping, Phase Damping 노이즈 모델을 적용하여 각 노이즈가 출력 확률 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 실험 결과, 모든 노이즈 모델에서 노이즈가 0.01에 도달하자 p-value가 유의수준 이하로 떨어져 정의한 메타모픽 관계가 붕괴되었으며, KL-Divergence와 Cosine Similarity를 통해 예상 출력 분포와의 차이가 노이즈 강도에 따라 누적됨을 정량적으로 확인하였다. 메타모픽 테스팅 기법을 양자 게이트 조합에 적용할 때, 제안한 세 가지 지표를 활용하여 메타모픽 관계 판정 가능 여부를 확인하고 그 과정을 정량적으로 추적함으로써 양자 게이트 테스팅을 수행할 수 있다. 연구 결과는 양자 컴퓨팅 신뢰성 평가 및 노이즈 내성 회로 설계 등에 활용될 수 있으며, 다양한 양자 소프트웨어 테스팅 방법론으로 가능성을 제시한다.

DOI: 10.9708/jksci.2026.31.05.001

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