Preskill แนะนำเมื่อเร็ว ๆ ระยะนี้ดูตัวอย่างควอนตัมคอมพิวเตอร์ในยุค NISQ และเกิน (arXiv) ฉันคิดว่าคำศัพท์ (และแนวคิดเบื้องหลัง) มีความสำคัญเพียงพอที่ควรอธิบายไว้ในลักษณะการสอน อาจเป็นจริงได้มากกว่าหนึ่งคำถาม แต่คำถามแรกต้องเป็น:
Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) เทคโนโลยีคืออะไร
คำตอบ:
เมื่อเราพูดถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมเรามักจะหมายถึงอุปกรณ์ที่รองรับข้อผิดพลาด สิ่งเหล่านี้จะสามารถเรียกใช้อัลกอริทึมของชอร์สำหรับการแยกตัวประกอบรวมถึงอัลกอริธึมอื่น ๆ ทั้งหมดที่ได้รับการพัฒนาในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่อำนาจที่มาในราคาที่: ในการแก้ปัญหาการแฟที่ไม่เป็นไปได้สำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิกที่เราจะต้องนับล้าน qubits ค่าใช้จ่ายนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดเนื่องจากอัลกอริธึมส่วนใหญ่ที่เรารู้จักนั้นไวต่อเสียงรบกวนมาก
ถึงกระนั้นก็ตามโปรแกรมที่ทำงานบนอุปกรณ์ที่มีขนาดเกินกว่า 50 qubits กลายเป็นเรื่องยากอย่างยิ่งในการจำลองในคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม นี่เป็นการเปิดโอกาสให้อุปกรณ์ขนาดนี้อาจถูกใช้เพื่อทำการสาธิตครั้งแรกของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำบางสิ่งที่ไม่สามารถทำได้สำหรับเครื่องคลาสสิค มันอาจจะเป็นงานที่เป็นนามธรรมสูงและไม่เป็นประโยชน์สำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติใด ๆ แต่มันก็จะเป็นหลักฐานพิสูจน์ของหลักการ
เมื่อเสร็จแล้วเราจะอยู่ในยุคที่แปลก เราจะรู้ว่าอุปกรณ์สามารถทำสิ่งต่าง ๆ ที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ แต่จะไม่ใหญ่พอที่จะใช้งานอัลกอริทึมที่ป้องกันความผิดพลาดที่เรารู้ได้ Preskill ประกาศเกียรติคุณ ' Noisy Intermediate-Scale Quantum ' เพื่ออธิบายยุคนี้ มีเสียงดังเพราะเรามี qubits ไม่เพียงพอที่จะสำรองเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดและดังนั้นเราจะต้องใช้ qubits ไม่สมบูรณ์ที่เลเยอร์ทางกายภาพโดยตรง และ 'ระดับกลาง' เนื่องจากจำนวนควิบิต (แต่ไม่เล็กเกินไป)
ดังนั้นแอปพลิเคชันใดบ้างที่อุปกรณ์ในยุค NISQ มี และเราจะออกแบบซอฟต์แวร์ควอนตัมเพื่อนำไปใช้งานได้อย่างไร นี่เป็นคำถามที่ไม่ได้รับคำตอบอย่างสมบูรณ์และอาจต้องใช้เทคนิคที่แตกต่างจากที่ใช้ในการคำนวณควอนตัมที่ผิดพลาด