Шумная квантовая эра промежуточного масштаба
Текущее состояние квантовых вычислений [1] называется шумных квантов промежуточного масштаба ( NISQ ) эрой , [2] [3] характеризуются квантовыми процессорами, содержащими до 1000 кубитов , которые еще недостаточно развиты для обеспечения отказоустойчивости или недостаточно велики для достижения квантового преимущества . [4] [5] Эти процессоры, чувствительные к окружающей среде (шумящие) и склонные к квантовой декогеренции , пока не способны осуществлять непрерывную квантовую коррекцию ошибок . Этот промежуточный масштаб определяется квантовым объемом , который основан на умеренном количестве кубитов и точности вентиля . Термин NISQ был придуман Джоном Прескиллом в 2018 году. [6] [2] В октябре 2023 года отметку в 1000 кубитов впервые преодолел квантовый процессор Atom Computing на 1180 кубитов. [7] Однако по состоянию на 2024 год только два квантовых процессора будут иметь более 1000 кубитов, а квантовые процессоры менее 1000 по-прежнему останутся нормой. [8]
Алгоритмы [ править ]
Алгоритмы NISQ — это квантовые алгоритмы, разработанные для квантовых процессоров эпохи NISQ. Распространенными примерами являются вариационный квантовый собственный решатель (VQE) и алгоритм квантовой аппроксимированной оптимизации (QAOA), которые используют устройства NISQ, но перекладывают некоторые вычисления на классические процессоры. [2] Эти алгоритмы оказались успешными в квантовой химии и имеют потенциальное применение в различных областях, включая физику, материаловедение, науку о данных, криптографию, биологию и финансы. [2] Однако из-за шума во время выполнения схемы часто требуются методы уменьшения ошибок. [9] [5] [10] [11] Эти методы представляют собой способ уменьшения влияния шума за счет запуска набора схем и применения постобработки к измеренным данным. В отличие от квантовой коррекции ошибок , где ошибки постоянно обнаруживаются и исправляются во время работы схемы, для устранения ошибок можно использовать только конечный результат работы зашумленной схемы.
NISQ За пределами эпохи
Создание компьютера с десятками тысяч кубитов и достаточным исправлением ошибок в конечном итоге положило бы конец эпохе NISQ. [4] Эти устройства, превосходящие NISQ, смогут, например, реализовать алгоритм Шора для очень больших чисел и взламывать шифрование RSA . [12]
См. также [ править ]
- Квантовая теория сложности
- Квантовый шум
- Список компаний, занимающихся квантовыми вычислениями или связью
- Список квантовых процессоров
- Хронология квантовых вычислений и связи
- Квантовая информация
Ссылки [ править ]
- ^ «Учёные, занимающиеся квантовыми компьютерами: дайте им лимоны, и они сделают лимонад» . www.aps.org . Проверено 29 июня 2021 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Брукс, Майкл (03 октября 2019 г.). «За пределами квантового превосходства: охота за полезными квантовыми компьютерами» . Природа . 574 (7776): 19–21. Бибкод : 2019Natur.574...19B . дои : 10.1038/d41586-019-02936-3 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 31578489 .
- ^ «Квантовые компьютеры в 2023 году: как они работают, что делают и куда движутся» . Разговор . Проверено 15 января 2024 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Инженеры демонстрируют квантовое преимущество» . ScienceDaily . Проверено 29 июня 2021 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Что такое квантовые вычисления?» . ТехСпот . 28 июня 2021 г. Проверено 29 июня 2021 г.
- ^ Прескилл, Джон (6 августа 2018 г.). «Квантовые вычисления в эпоху NISQ и за ее пределами» . Квантовый . 2 : 79. arXiv : 1801.00862 . Бибкод : 2018Количество...2...79P . doi : 10.22331/кв-2018-08-06-79 . S2CID 44098998 .
- ^ Алекс Уилкинс. «Рекордный квантовый компьютер имеет более 1000 кубитов» . Новый учёный . Проверено 18 апреля 2024 г.
- ^ Кармела Падавик-Каллаган. «Квантовый компьютер IBM «Кондор» имеет более 1000 кубитов» . Новый учёный . Проверено 18 апреля 2024 г.
- ^ «Квантовые компьютеры уже распутывают тайны природы» . Проводная Великобритания . ISSN 1357-0978 . Проверено 29 июня 2021 г.
- ^ Риттер, Марк Б. (2019). «Ближайшие квантовые алгоритмы для квантовых систем многих тел» . Физический журнал: серия конференций . 1290 (1): 012003. Бибкод : 2019JPhCS1290a2003R . дои : 10.1088/1742-6596/1290/1/012003 . ISSN 1742-6588 .
- ^ Цай, Чжэньюй; Бэббуш, Райан; Бенджамин, Саймон С.; Эндо, Сугуру; Хаггинс, Уильям Дж.; Ли, Ин; МакКлин, Джаррод Р.; О'Брайен, Томас Э. (13 декабря 2023 г.). «Квантовое устранение ошибок» . Преподобный Мод. Физ . 95 (3): 032338. arXiv : 2210.00921 . doi : 10.1103/RevModPhys.95.045005 .
- ^ О'Горман, Джо; Кэмпбелл, Эрл Т. (31 марта 2017 г.). «Квантовые вычисления с реалистичными фабриками магических состояний» . Физический обзор А. 95 (3): 032338. arXiv : 1605.07197 . Бибкод : 2017PhRvA..95c2338O . дои : 10.1103/PhysRevA.95.032338 . ISSN 2469-9926 . S2CID 55579588 .
