"Noisy Intermediate-Scale Quantum"(NISQ) 기술이란 무엇입니까?

Preskill은 최근에이 용어를 도입했습니다. 예를 들어 NISQ 시대의 양자 컴퓨팅 (arXiv)을 참조하십시오 . 나는 여기서 용어 (및 그 배후의 개념)가 교육 학적 방식으로 여기에 설명 될 가치가 있다고 생각합니다. 아마도 실제로 두 가지 이상의 질문이 필요하지만 첫 번째 질문은 다음과 같습니다.

NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) 기술이란 무엇입니까?

우리가 양자 컴퓨터에 관해 이야기 할 때, 우리는 일반적으로 내결함성 장치를 의미합니다. 이것들은 인수 분해를 위해 Shor의 알고리즘과 수년에 걸쳐 개발 된 다른 모든 알고리즘을 실행할 수 있습니다. 그러나 전력은 비용이 듭니다. 클래식 컴퓨터에서는 불가능한 팩토링 문제를 해결하려면 수백만 큐 비트 가 필요합니다 . 우리가 알고있는 대부분의 알고리즘은 노이즈에 매우 민감하기 때문에이 오버 헤드는 오류 수정에 필요합니다.

그럼에도 불구하고 프로그램은 크기가 50 큐 비트를 초과하는 장치에서 실행되므로 클래식 컴퓨터에서 시뮬레이션하기가 매우 어려워집니다. 이것은 이런 종류의 크기의 장치가 고전 컴퓨터로는 불가능한 것을 수행하는 양자 컴퓨터의 첫 번째 시연을 수행하는 데 사용될 가능성을 열어줍니다. 그것은 매우 추상적 인 일이 될 것이며 실제적인 목적에는 유용하지는 않지만 그럼에도 불구하고 원리 증명이 될 것입니다.

이것이 완료되면, 우리는 이상한 시대에있을 것입니다. 우리는 장치가 기존 컴퓨터로는 할 수없는 일을 할 수 있지만, 우리가 알고있는 알고리즘의 내결함성 구현을 제공 할만큼 크지는 않을 것입니다. Preskill 은이 시대를 설명하기 위해 ' Noisy Intermediate-Scale Quantum ' 이라는 용어를 만들었습니다 . 오류 정정을위한 여분의 큐 비트가 없기 때문에 잡음이 심하므로 물리 계층에서 불완전한 큐 비트를 직접 사용해야합니다. 그리고 '중간 규모'는 작지만 (작지는 않지만) qubit 숫자로 인해.

그렇다면 NISQ 시대의 장치에는 어떤 응용 프로그램이있을 수 있습니까? 그리고 양자 소프트웨어를 어떻게 구현할 수 있을까요? 이것들은 완전히 대답하기 어려운 질문이며, 내결함성 양자 컴퓨팅 기술과는 상당히 다른 기술이 필요할 것입니다.