Linear Software Models enable rigorous linear algebraic procedures for modular design of classical software systems. These procedures apply a spectral approach to matrix representations - e.g. the Laplacian - of the software system. Recent intensive research efforts towards quantum computers have increased expectations that quantum computing could in due time materialize as a practical alternative to classical computing. It is reasonable to inquire about quantum software desirable features and prepare in advance modular design procedures for quantum software systems. However, it does not make sense to have two totally separate procedures for modular design, one for classical software systems and another for quantum software systems. This paper claims that there should be just a single unified and rigorous design procedure for both classical and quantum software systems. Our common design procedure starting point for both classical and quantum software systems is Von Neumann quantum notion of Density Operator and its Density Matrix representation. This paper formulates and demonstrates modular design in terms of projection operators obtained from a design Density Matrix and shows their equivalence to the Linear Software Models results of the Laplacian matrix spectrum for the classical case. The application in practice of the design procedure for both classical and quantum software is illustrated by case studies.


翻译:软件的线性软件模型为古典软件系统的模块设计提供了严格的线性代数程序。这些程序对软件系统的矩阵表征采用了光谱方法,例如拉普拉西亚-软件系统。最近对量子计算机的密集研究提高了人们的期望,即量子计算可以适时成为古典计算机的实用替代物。调查量子软件的可取特征并预先为量子软件系统准备模块设计程序是合理的。然而,对模块设计有两个完全独立的程序,一个是古典软件系统,另一个是量子软件系统。本文声称,古典软件系统和量子软件系统应当只有一个单一的统一和严格的设计程序。我们古典软件系统和量子软件系统的共同设计程序起点是密度操作员Von Neumann量子概念及其密度矩阵代表。本文从设计密度矩阵中获取的预测操作员的模块设计并展示其与古典案例Laplaceician矩阵谱谱结果的等同性,本文通过案例研究说明古典软件和量子软件设计程序的应用情况。

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