BackendEstimatorV2: duplicate Pauli labels in EstimatorPub term-vector observables are silently overwritten instead of summed
Chưa có ai nhận issue này.
Đánh giá
- Độ khó
- 3/5
- Thời gian dự kiến
- 1-2 ngày
- Mức phù hợp với người mới
- 64/100
- Loại issue
- Lỗi
- Độ rõ ràng
- Khá rõ ràng
- Mức độ hoạt động
- Ít trao đổi
- Công nghệ
- cpp, json
- Lĩnh vực
- backend-api-design, testing-qa
Hướng nghiên cứu
Start in src/primitives/containers/estimator_pub.hpp and run the reported test_estimator target with the duplicate-label reproducer. Check the term-vector and SparseObservable construction paths, then add regression coverage showing duplicate Pauli coefficients are handled consistently. Separately inspect src/quantum_info/sparse_observable.hpp and preserve the reported behavior for inconsistent widths as a distinct decision.
Do mô hình lập chỉ mục viết ra từ nội dung của issue.
Mô tả
Hi maintainers, thanks for the recent BackendEstimatorV2 work in #160. This report comes from local work I did while attempting issue #145 during UnitaryHack 2026. I was not able to submit that #145 branch because of the UnitaryHack 2026 per-contributor PR limit; my submitted PR went to the sibling QASM3 issue #146 and was merged as #159.
I continued testing current main locally and found two observable-construction behaviors that seem worth tracking. I searched the current open/closed issues and PRs for pauli_terms_to_json, SparseObservable::from_list, duplicate Pauli, and related EstimatorPub terms, and I did not find an existing report for this.
Environment
Qiskit/qiskit-cppmainat6d90e8cda5202012a9e80d4360414cbffa87a1b4(fetched 2026-06-27)- Qiskit C extension built from source at
2.5.0rc1 - g++ 13.3.0,
-std=c++11 - nlohmann/json 3.12.0
Note for reproduction: current main uses qk_circuit_global_phase, so I used a Qiskit C extension build new enough to provide that symbol.
Finding 1: duplicate Pauli labels are dropped in term-vector EstimatorPub constructors
EstimatorPub accepts observables as Pauli term vectors, for example std::vector<std::pair<std::string, double>>. If the same Pauli label appears more than once, the term-vector path keeps only the last coefficient. The mathematically equivalent SparseObservable path through the same EstimatorPub class sums those terms.
This makes two supported ways of expressing the same observable disagree. For example:
- input observable:
0.5 * Z + 0.25 * Z - expected simplified observable:
0.75 * Z - actual term-vector payload:
0.25 * Z
Qiskit's Python SparsePauliOp.from_list([("Z", 0.5), ("Z", 0.25)]).simplify() also simplifies this to one Z term with coefficient 0.75+0.j.
Reproducer
From a checkout of current main, set:
export QISKIT_ROOT=/path/to/qiskit
export JSON_INC=/path/to/nlohmann/json/single_include
Then run:
cat > estimator_dup_label_repro.cpp <<'CPP'
#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
#include <vector>
#include "circuit/quantumcircuit.hpp"
#include "primitives/containers/estimator_pub.hpp"
#include "quantum_info/sparse_observable.hpp"
using namespace Qiskit;
using namespace Qiskit::circuit;
using namespace Qiskit::primitives;
using namespace Qiskit::quantum_info;
int main()
{
QuantumCircuit circ(1, 0);
std::vector<std::pair<std::string, double>> terms;
terms.push_back(std::make_pair(std::string("Z"), 0.5));
terms.push_back(std::make_pair(std::string("Z"), 0.25));
EstimatorPub pub_pairs(circ, terms, 0.02);
SparseObservable obs = SparseObservable::from_list({
{"Z", {0.5, 0.0}},
{"Z", {0.25, 0.0}},
});
EstimatorPub pub_sparse(circ, obs, 0.02);
std::cout << "observable submitted by vector<pair> : " << pub_pairs.observables().dump() << "\n";
std::cout << "observable submitted by SparseObservable : " << pub_sparse.observables().dump() << "\n\n";
std::cout << "Runtime PUB payload from vector<pair>:\n" << pub_pairs.to_json().dump(2) << "\n\n";
double c_pairs = pub_pairs.observables().value("Z", 0.0);
double c_sparse = pub_sparse.observables().value("Z", 0.0);
std::cout << "Expected coefficient of Z : 0.75 (0.5 + 0.25)\n";
std::cout << " vector<pair> gives : " << c_pairs
<< (c_pairs == 0.75 ? "" : " <-- one duplicate term was silently dropped") << "\n";
std::cout << " SparseObservable gives : " << c_sparse << "\n";
return c_pairs == 0.75 ? 0 : 1;
}
CPP
g++ -std=c++11 estimator_dup_label_repro.cpp \
-I src \
-I "$QISKIT_ROOT/dist/c/include" \
-I "$JSON_INC" \
-L "$QISKIT_ROOT/dist/c/lib" -lqiskit -Wl,-rpath,"$QISKIT_ROOT/dist/c/lib" \
-o estimator_dup_label_repro
./estimator_dup_label_repro
Expected
Both constructors represent 0.75 * Z, so both should submit coefficient 0.75:
observable submitted by vector<pair> : {"Z":0.75}
observable submitted by SparseObservable : {"Z":0.75}
The Runtime PUB should also contain "Z": 0.75.
Actual
On main at 6d90e8c:
observable submitted by vector<pair> : {"Z":0.25}
observable submitted by SparseObservable : {"Z":0.75}
Runtime PUB payload from vector<pair>:
[
"OPENQASM 3.0;\ninclude \"stdgates.inc\";\nqubit[1] q;\n",
{
"Z": 0.25
},
null,
0.02
]
Expected coefficient of Z : 0.75 (0.5 + 0.25)
vector<pair> gives : 0.25 <-- one duplicate term was silently dropped
SparseObservable gives : 0.75
The process exits with code 1 because the observed vector<pair> coefficient is 0.25, not 0.75.
Source path
The term-vector path in src/primitives/containers/estimator_pub.hpp assigns into a JSON object:
ret[observable[i].first] = coeff;
That overwrites any previous coefficient for the same Pauli label.
The SparseObservable path in the same file accumulates duplicate labels:
if (ret.contains(label)) {
ret[label] = ret[label].get<double>() + coeff.real();
} else {
ret[label] = coeff.real();
}
The complex term-vector overload also funnels through the real pauli_terms_to_json path, so it appears to have the same last-wins behavior.
Finding 2: SparseObservable::from_list aborts the process on inconsistent term widths
While preparing the reproducer through the recommended SparseObservable observable path, I also noticed that SparseObservable::from_list terminates the whole process on inconsistent-width input. This is in src/quantum_info/sparse_observable.hpp, so it may deserve a separate issue, but it is on the observable-construction path used by estimator examples.
Reproducer
cat > sparse_observable_abort_repro.cpp <<'CPP'
#include <complex>
#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
#include <vector>
#include "quantum_info/sparse_observable.hpp"
using namespace Qiskit::quantum_info;
int main()
{
try {
std::vector<std::pair<std::string, std::complex<double>>> terms;
terms.push_back(std::make_pair(std::string("ZZ"), std::complex<double>(1.0, 0.0)));
terms.push_back(std::make_pair(std::string("Z"), std::complex<double>(1.0, 0.0)));
SparseObservable obs = SparseObservable::from_list(terms);
std::cout << "constructed, num_terms=" << obs.num_terms() << "\n";
} catch (const std::exception& exc) {
std::cout << "caught (recoverable): " << exc.what() << "\n";
}
return 0;
}
CPP
g++ -std=c++11 sparse_observable_abort_repro.cpp \
-I src \
-I "$QISKIT_ROOT/dist/c/include" \
-L "$QISKIT_ROOT/dist/c/lib" -lqiskit -Wl,-rpath,"$QISKIT_ROOT/dist/c/lib" \
-o sparse_observable_abort_repro
./sparse_observable_abort_repro
Expected
A library caller should be able to catch a normal C++ error, for example an std::invalid_argument, or the behavior should be otherwise documented as unrecoverable.
Actual
The process is terminated by abort() before the catch block can run:
SparseObservable : Error label with length 1cannot be added to a 2-qubits operator
The exit code is 134 (SIGABRT) in my local run.
Test-suite check
I also built and ran the current test suite against the same C extension:
cmake -S test -B test/build-codex
cmake --build test/build-codex -j2
./test/build-codex/test_driver test_estimator
ctest --test-dir test/build-codex --output-on-failure
Results:
test_estimatorpassed all 26 subtests.- Full CTest passed 4/4 tests.
So the duplicate-label behavior above appears to be an uncovered case rather than an existing failing test.
No patch is attached here; I wanted to report the reproduced behaviors clearly so they can be tracked.
- Ngôn ngữ chính
- C++
- Star
- 41
- Fork
- 26
- Chỉ số merge pull request
- Không có pull request nào được merge trong 30 ngày
Chuẩn bị môi trường
- Không có Dockerfile hay tệp Docker Compose
- Có mẫu pull request
- Không có hướng dẫn đóng góp
Bắt đầu từ đâu
- Đọc hết issue, rồi đọc hướng dẫn đóng góp của dự án.
- Bình luận trên issue rằng bạn sẽ nhận — tránh hai người làm cùng một việc.
- Fork repository và làm thay đổi trên một nhánh.
- Mở pull request có tham chiếu số hiệu của issue.
Issue khác của Qiskit/qiskit-cpp
-
Độ khó 1/5 Dưới một giờ Mức phù hợp với người mới 95/100
Qiskit/qiskit-cpp#167 ·
-
bug
Độ khó 2/5 1-3 giờ Mức phù hợp với người mới 68/100
Qiskit/qiskit-cpp#140 · 2 bình luận ·
-
QASM3 load with qiskit-cppĐang mở
Độ khó 5/5 Hơn một tuần Mức phù hợp với người mới 45/100
Qiskit/qiskit-cpp#166 ·
-
bug
Độ khó 4/5 3-5 ngày Mức phù hợp với người mới 52/100
Qiskit/qiskit-cpp#165 ·
-
Độ khó 3/5 1-2 ngày Mức phù hợp với người mới 58/100
Qiskit/qiskit-cpp#162 ·
Tất cả issue của Qiskit/qiskit-cpp
Issue tương tự
-
launch-client --save-creds creates creds/<account>/ with mode 755, not 700Có thể đã có người làm @metis-sprock đã nhận hôm nay. Đang mởbacklog bug
Độ khó 2/5 1-3 giờ Mức phù hợp với người mới 74/100
EchoTools/nevr-runtime#1471 ·
Maintainer thường phản hồi trong vòng 1 ngày
-
.NET ep:WebGPU platform:web
Độ khó 2/5 1-3 giờ Mức phù hợp với người mới 76/100
microsoft/onnxruntime#33755 ·
Maintainer thường phản hồi trong vòng 2 ngày
-
Độ khó 2/5 1-3 giờ Mức phù hợp với người mới 78/100
grumpycoders/pcsx-redux#2530 ·
-
A-tools P-medium S-ready-to-start studio task
Độ khó 2/5 1-3 giờ Mức phù hợp với người mới 75/100
Maintainer thường phản hồi trong vòng 1 ngày
-
Status: Needs confirmation Status: Needs triage Type: Code Quality
Độ khó 2/5 1-3 giờ Mức phù hợp với người mới 65/100
Maintainer thường phản hồi trong vòng 1 ngày