TOPOS-Ξの言語仕様拡張（３つ）

ハローワールドを記述するだけでも、言語仕様に不足が大量に出てくる出てくる・・・
３つの拡張仕様書を記事にします。

# Topology言語 Quantum拡張仕様 v1.0

## 1. 量子型システム

### 1.1 基本型定義
```topology
type Quantum<T> {
    properties {
        state_vector: Complex[]
        basis_states: T[]
        observable: Boolean
        coherence_time: Number
    }
    
    // 状態生成演算
    mapping superposition(...states: T[]) {
        properties {
            normalized: Boolean = true
            coherent: Boolean = true
        }
        
        path {
            initialize_state_vector ->
            normalize_amplitudes ->
            establish_coherence
        }
    }
}
```

### 1.2 量子ゲート定義
```topology
space QuantumGates {
    // Hadamardゲート
    mapping hadamard<T>() {
        properties {
            unitary: Boolean = true
            hermitian: Boolean = true
        }
        
        path {
            verify_quantum_state ->
            apply_hadamard_matrix ->
            normalize_result
        }
    }
    
    // 測定演算
    mapping measure<T>() {
        properties {
            projective: Boolean = true
            state_collapse: Boolean = true
        }
        
        path {
            prepare_measurement ->
            collapse_wavefunction ->
            return_classical_state
        }
    }
}
```

## 2. 量子操作プロトコル

### 2.1 状態管理
```topology
space QuantumStateManagement {
    // 状態準備
    mapping prepare_state<T>(state: T) {
        properties {
            clean: Boolean = true
            verified: Boolean = true
        }
        
        path {
            initialize_quantum_registers ->
            set_initial_state ->
            verify_preparation
        }
    }
    
    // コヒーレンス管理
    mapping maintain_coherence() {
        properties {
            continuous: Boolean = true
            error_corrected: Boolean = true
        }
        
        path {
            monitor_coherence_time ->
            apply_error_correction ->
            update_state
        }
    }
}
```

### 2.2 変換プロトコル
```topology
space QuantumTransformations {
    // 量子-古典射影
    mapping project_to_classical<T>() {
        properties {
            deterministic: Boolean = false
            state_preserving: Boolean = false
        }
        
        path {
            perform_measurement ->
            collapse_state ->
            encode_classical_result
        }
    }
}
```

## 3. 標準量子操作

### 3.1 演算子定義
```topology
let quantum_operators: Collection<Operation> = [
    "|ψ⟩",      // 量子状態ケット
    "⟨ψ|",      // 量子状態ブラ
    "⊗",        // テンソル積
    "†"         // エルミート共役
]
```

### 3.2 予約関数
```topology
let quantum_functions: Collection<Function> = [
    "superposition",    // 重ね合わせ状態生成
    "entangle",        // エンタングル状態生成
    "measure",         // 測定実行
    "hadamard"         // Hadamard変換
]
```

# Topology言語コア拡張仕様 v1.1

## 1. オブジェクトライフサイクル管理

### 1.1 初期化構文
```topology
space ObjectLifecycle {
    // オブジェクト生成キーワード
    let initialization_keywords: Collection<Text> = [
        "new",      // 明示的なインスタンス生成
        "create",   // コンテキストベースの生成
        "init"      // 初期化のみ
    ]

    // ライフサイクルプロトコル
    shape LifecycleProtocol {
        properties {
            managed: Boolean = true
            quantum_aware: Boolean = true
        }

        mapping initialize<T>() {
            properties {
                atomic: true
                reversible: false
            }
            
            path {
                allocate_resources ->
                initialize_state ->
                verify_integrity
            }
        }

        mapping dispose<T>() {
            path {
                cleanup_resources ->
                release_quantum_state ->
                verify_cleanup
            }
        }
    }
}
```

### 1.2 構文規則
```topology
space SyntaxSpecification {
    shape OperatorRules {
        properties {
            // パス演算子のルール
            path_operator: {
                symbol: "->",
                spacing: "required_single_space",
                chaining: true
            }

            // 量子演算子のルール
            quantum_operator: {
                symbols: ["⟨", "⟩", "⊗", "†"],
                spacing: "context_dependent"
            }
        }
    }

    // 構文検証プロトコル
    mapping validate_syntax() {
        path {
            verify_spacing ->
            check_operator_usage ->
            validate_chaining
        }
    }
}
```

## 2. Observable統合プロトコル

### 2.1 基本定義
```topology
space ObservableIntegration {
    // 観測プロトコル定義
    shape ObservationProtocol {
        properties {
            quantum_compatible: Boolean = true
            classical_output: Boolean = true
        }

        mapping emit_to_observer<T>() {
            properties {
                continuous: true
                deterministic: true
            }
            
            path {
                prepare_quantum_projection ->
                perform_measurement ->
                encode_classical_result ->
                transmit_to_observer
            }
        }
    }
}
```

### 2.2 量子-古典ブリッジ
```topology
space QuantumClassicalBridge {
    shape BridgeProtocol {
        properties {
            bidirectional: Boolean = true
            coherence_preserving: Boolean = true
        }

        mapping bridge_states<T>() {
            properties {
                reversible: false
                deterministic: true
            }
            
            path {
                establish_quantum_channel ->
                maintain_coherence ->
                project_to_classical ->
                verify_transmission
            }
        }
    }
}
```

## 3. 拡張統合ガイドライン

### 3.1 実装要件
1. すべての初期化操作は `LifecycleProtocol` に準拠
2. パス演算子は必ず単一スペースで区切る
3. 量子状態の観測は `ObservationProtocol` を経由
4. 状態変換は `QuantumClassicalBridge` を使用

### 3.2 コンパイラ要件
1. 構文規則の厳密な検証
2. 量子状態の一貫性チェック
3. リソース管理の自動化
4. 最適化パスの提供

## 4. バージョン互換性

### 4.1 後方互換性
- v1.0の全機能をサポート
- 既存のコードは修正なしで動作
- 非推奨機能の段階的廃止

### 4.2 移行ガイドライン
1. 明示的な初期化構文への移行
2. Observable統合プロトコルの採用
3. 新しい構文規則への準拠

# Topology言語 Observable出力パス仕様 v1.0

## 1. 出力パス定義

### 1.1 基本パス構造
```topology
space ObservableOutput {
    // 出力パスプロトコル
    shape OutputPath<T> {
        properties {
            format: OutputFormat
            buffer_size: Number
            encoding: Encoding = Encoding.UTF8
        }
        
        // 出力パス定義
        mapping define_path() {
            properties {
                continuous: true
                quantum_aware: true
            }
            
            path {
                establish_channel ->
                configure_format ->
                initialize_buffer ->
                setup_encoding
            }
        }
    }
}
```

### 1.2 出力フォーマット
```topology
enum OutputFormat {
    TEXT,           // プレーンテキスト出力
    QUANTUM_STATE,  // 量子状態の表現
    STRUCTURED,     // 構造化データ
    STREAM         // 連続データストリーム
}

enum Encoding {
    UTF8,
    UTF16,
    ASCII,
    QUANTUM        // 量子状態のエンコーディング
}
```

## 2. 出力プロトコル

### 2.1 emit_to_observer実装
```topology
mapping emit_to_observer<T>(data: T, path: OutputPath<T>) {
    properties {
        atomic: true
        deterministic: true
    }
    
    path {
        validate_path_configuration -> 
        prepare_output_buffer ->
        encode_data ->
        flush_to_observer
    }
}
```

### 2.2 バッファ管理
```topology
shape OutputBuffer<T> {
    properties {
        size: Number
        auto_flush: Boolean = true
        overflow_policy: OverflowPolicy = OverflowPolicy.BLOCK
    }
    
    mapping manage_buffer() {
        path {
            check_capacity ->
            handle_overflow ->
            perform_flush ->
            reset_buffer
        }
    }
}
```

## 3. HelloQuantum改良例

```topology
Space HelloQuantum {
    // 出力パス定義
    let output_path: OutputPath<Text> = new OutputPath<Text>({
        format: OutputFormat.TEXT,
        buffer_size: 1024,
        encoding: Encoding.UTF8
    })
    
    shape Message {
        properties {
            content: Quantum<Text> = new Quantum<Text>().superposition(
                ["Hello", "Quantum", "World"],
                [0.577, 0.577, 0.577]
            )
            observable: Boolean = true
        }
    }

    mapping display() {
        properties {
            continuous: true
            quantum: true
        }
        
        path {
            prepare_quantum_state -> 
            apply_hadamard_to_content ->
            project_to_classical ->
            emit_to_observer<Text>(content, output_path)
        }
    }
}
```

## 4. 実装要件

1. すべての出力操作は`OutputPath`を経由
2. バッファサイズは実装により最適化可能
3. エンコーディングは明示的に指定
4. 量子状態の出力は自動的にQUANTUMエンコーディングを使用

## 5. エラー処理

```topology
shape OutputError {
    properties {
        error_type: OutputErrorType
        recoverable: Boolean
        context: ErrorContext
    }
    
    mapping handle_error() {
        path {
            log_error ->
            attempt_recovery ->
            notify_observer
        }
    }
}

enum OutputErrorType {
    BUFFER_OVERFLOW,
    ENCODING_ERROR,
    PATH_CLOSED,
    QUANTUM_DECOHERENCE
}
```

Claudeが指摘した大きな問題点。
・superposition に正規化された振幅wを加えるべき。
・apply_hadamard_transformn の仕様が決められない・・・
・pathの定義が不完全だった
というわけで、蒸気を拡張しました。
これで、ハローワールドがやっと正しい記述のものになります。次回の記事でｗｗｗ