Preskill недавно ввел этот термин, см., Например, Квантовые вычисления в эпоху NISQ и за ее пределами (arXiv) . Я думаю, что термин (и концепция, лежащая в его основе) имеет достаточное значение, поэтому он заслуживает объяснения здесь в педагогическом смысле. Возможно, это действительно заслуживает более одного вопроса, но первый должен быть:
Что такое технологии Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ)?
Ответы:
Когда мы говорим о квантовых компьютерах, мы обычно имеем в виду отказоустойчивые устройства. Они смогут запускать алгоритм факторинга Шора, а также все другие алгоритмы, разработанные за эти годы. Но власть обходится дорого: для решения проблемы факторинга, которая неосуществима для классического компьютера, нам потребуются миллионы кубитов . Эти издержки необходимы для исправления ошибок, поскольку большинство известных нам алгоритмов чрезвычайно чувствительны к шуму.
Несмотря на это, программы, работающие на устройствах размером более 50 кубитов, быстро становятся чрезвычайно трудными для моделирования на классических компьютерах. Это открывает возможность того, что устройства такого размера могут использоваться для первой демонстрации квантового компьютера, выполняющего что-то, что невозможно для классического компьютера. Скорее всего, это будет весьма абстрактная задача, и она не будет полезна ни для каких практических целей, но тем не менее будет доказательством принципа.
Как только это будет сделано, мы окажемся в странной эпохе. Мы будем знать, что устройства могут делать то, что классические компьютеры не могут, но они не будут достаточно большими, чтобы обеспечить отказоустойчивые реализации алгоритмов, о которых мы знаем. Прескилл ввел термин «шумовой квант среднего масштаба », чтобы описать эту эпоху. Шумно, потому что у нас недостаточно кубитов для исправления ошибок, поэтому нам нужно напрямую использовать несовершенные кубиты на физическом уровне. И «Промежуточный масштаб» из-за их малого (но не слишком малого) числа кубитов.
Итак, какие приложения могут иметь устройства в эпоху NISQ? И как мы будем разрабатывать квантовое программное обеспечение для их реализации? На эти вопросы далеко не дан полный ответ, и, вероятно, для них потребуются совершенно иные методы, чем для отказоустойчивых квантовых вычислений.