Preskill hat diesen Begriff kürzlich eingeführt, siehe zum Beispiel Quantum Computing in der NISQ-Ära und darüber hinaus (arXiv) . Ich denke, der Begriff (und das Konzept dahinter) ist von ausreichender Wichtigkeit, dass es verdient, hier auf pädagogische Weise erklärt zu werden. Wahrscheinlich verdient es tatsächlich mehr als eine Frage, aber die erste muss sein:
Was sind NISQ-Technologien (Noisy Intermediate-Scale Quantum)?
Antworten:
Wenn wir über Quantencomputer sprechen, meinen wir normalerweise fehlertolerante Geräte. Diese können Shors Algorithmus für Factoring sowie alle anderen Algorithmen ausführen, die im Laufe der Jahre entwickelt wurden. Aber die Leistung hat ihren Preis: Um ein Factoring-Problem zu lösen, das für einen klassischen Computer nicht realisierbar ist, benötigen wir Millionen Qubits . Dieser Overhead ist für die Fehlerkorrektur erforderlich, da die meisten bekannten Algorithmen extrem rauschempfindlich sind.
Programme, die auf Geräten mit einer Größe von mehr als 50 Qubits ausgeführt werden, lassen sich jedoch auf klassischen Computern nur sehr schwer simulieren. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass Geräte dieser Größe verwendet werden können, um die erste Demonstration eines Quantencomputers durchzuführen, der etwas tut, was für einen klassischen nicht machbar ist. Es wird wahrscheinlich eine sehr abstrakte Aufgabe sein und für keinen praktischen Zweck nützlich, aber es wird dennoch ein Beweis für das Prinzip sein.
Sobald dies erledigt ist, werden wir in einer seltsamen Ära sein. Wir werden wissen, dass Geräte Dinge können, die klassische Computer nicht können, aber sie werden nicht groß genug sein, um fehlertolerante Implementierungen der uns bekannten Algorithmen bereitzustellen. Preskill prägte den Begriff " Noisy Intermediate-Scale Quantum ", um diese Ära zu beschreiben. Laut, weil wir nicht genügend Qubits für die Fehlerkorrektur haben und daher die unvollständigen Qubits direkt auf der physischen Ebene verwenden müssen. Und 'Intermediate-Scale' wegen ihrer kleinen (aber nicht zu kleinen) Qubit-Zahl.
Welche Anwendungen könnten Geräte in der NISQ-Ära haben? Und wie werden wir die Quantensoftware entwickeln, um sie zu implementieren? Dies sind Fragen, die noch lange nicht vollständig beantwortet sind und wahrscheinlich ganz andere Techniken erfordern als die für fehlertolerantes Quantencomputing.