Recent advances in Large Language Models (LLMs) have demonstrated strong potential in code generation, yet their effectiveness in quantum computing remains underexplored. This paper benchmarks LLMs for PennyLane-based quantum code generation using real-world challenges from the Quantum Hackathon (QHack). We introduce QHackBench, a novel benchmark dataset derived from QHack competitions, and evaluate model performance under vanilla prompting and Retrieval-Augmented Generation (RAG). Our structured evaluation framework assesses functional correctness, syntactic validity, and execution success across varying challenge difficulties. Results indicate that RAG-enhanced models, supplemented with an augmented PennyLane dataset, approximately generate similar results as the standard prompting, particularly in complex quantum algorithms. Additionally, we introduce a multi-agent evaluation pipeline that iteratively refines incorrect solutions, further enhancing execution success rates. To foster further research, we commit to publicly releasing QHackBench, along with our evaluation framework and experimental results, enabling continued advancements in AI-assisted quantum programming.


翻译:近年来,大语言模型在代码生成方面展现出强大潜力,但其在量子计算领域的有效性仍有待深入探索。本文利用量子黑客松中的实际挑战任务,对基于PennyLane的量子代码生成大语言模型进行基准测试。我们提出了QHackBench——一个源自QHack竞赛的新型基准数据集,并在基础提示与检索增强生成两种模式下评估模型性能。我们的结构化评估框架从功能正确性、语法有效性和执行成功率三个维度,对不同难度等级的挑战任务进行系统评估。实验结果表明,在增强版PennyLane数据集支持的检索增强生成模型中,其生成结果与标准提示方法相近,尤其在复杂量子算法任务中表现相当。此外,我们设计了一种多智能体评估流程,通过迭代修正错误解决方案,进一步提升了代码执行成功率。为促进后续研究,我们将公开QHackBench数据集、评估框架及实验结果,以推动人工智能辅助量子编程领域的持续发展。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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