“嘈杂的中级量子”（NISQ）技术是什么意思？

Preskill这个术语是最近引入的，例如，参见NISQ时代及以后的量子计算（arXiv）。我认为该术语（及其背后的概念）具有足够的重要性，值得在这里以教学的方式进行解释。可能实际上有多个问题，但第一个问题必须是：

什么是嘈杂的中级量子（NISQ）技术？

当我们谈论量子计算机时，我们通常指的是容错设备。这些将能够运行Shor的因式分解算法，以及多年来开发的所有其他算法。但是功能是有代价的：要解决经典计算机不可行的分解问题，我们将需要数百万个量子位。由于我们知道的大多数算法对噪声都非常敏感，因此纠错需要此开销。

即使这样，运行在大小超过50量子位的设备上的程序很快也变得很难在经典计算机上进行仿真。这就开辟了这种尺寸的设备可能用于执行量子计算机的首次演示的可能性，而量子计算机所做的事情却是经典计算机无法实现的。这可能是一个高度抽象的任务，对于任何实际目的都没有用，但是它仍然是原则的证明。

一旦完成，我们将进入一个陌生的时代。我们将知道设备可以完成传统计算机无法完成的任务，但它们的大小不足以提供我们所知算法的容错实现。Preskill创造了“ 嘈杂的中级量子 ”一词来描述这个时代。嘈杂是因为我们没有足够的量子位来进行纠错，因此我们需要在物理层直接使用不完善的量子位。而“中级规模”则是因为它们的量子位数很小（但又不是太小）。

那么NISQ时代的设备可能具有哪些应用程序？我们将如何设计量子软件来实现它们？这些问题远未得到完全解答，可能会需要与容错量子计算技术完全不同的技术。