Preskill đã giới thiệu gần đây thuật ngữ này, xem ví dụ Máy tính lượng tử trong kỷ nguyên NISQ và hơn thế nữa (arXiv) . Tôi nghĩ rằng thuật ngữ (và khái niệm đằng sau nó) có tầm quan trọng đủ để nó xứng đáng được giải thích ở đây một cách sư phạm. Có lẽ nó thực sự có nhiều hơn một câu hỏi, nhưng câu hỏi đầu tiên cần phải là:
Các công nghệ lượng tử quy mô trung gian (NISQ) ồn ào là gì?
Câu trả lời:
Khi chúng ta nói về máy tính lượng tử, chúng ta thường có nghĩa là các thiết bị chịu lỗi. Chúng sẽ có thể chạy thuật toán của Shor để bao thanh toán, cũng như tất cả các thuật toán khác đã được phát triển trong nhiều năm qua. Nhưng sức mạnh phải trả giá: để giải quyết vấn đề bao thanh toán không khả thi đối với một máy tính cổ điển, chúng tôi sẽ cần hàng triệu qubit . Chi phí này là cần thiết để sửa lỗi, vì hầu hết các thuật toán mà chúng ta biết là cực kỳ nhạy cảm với nhiễu.
Mặc dù vậy, các chương trình chạy trên các thiết bị có kích thước ngoài 50 qubit nhanh chóng trở nên cực kỳ khó mô phỏng trên các máy tính cổ điển. Điều này mở ra khả năng các thiết bị có kích thước như vậy có thể được sử dụng để thực hiện trình diễn đầu tiên về một máy tính lượng tử làm một việc không thể thực hiện được cho một thiết bị cổ điển. Nó có thể sẽ là một nhiệm vụ trừu tượng cao, và không hữu ích cho bất kỳ mục đích thực tế nào, tuy nhiên nó sẽ là một bằng chứng nguyên tắc.
Một khi điều này được thực hiện, chúng ta sẽ ở trong một kỷ nguyên kỳ lạ. Chúng ta sẽ biết rằng các thiết bị có thể làm những việc mà máy tính cổ điển không thể làm được, nhưng chúng sẽ không đủ lớn để cung cấp các triển khai chịu lỗi cho các thuật toán mà chúng ta biết. Preskill đưa ra thuật ngữ ' Lượng tử quy mô trung gian ồn ào ' để mô tả thời đại này. Ồn ào vì chúng tôi không có đủ qubit để sửa lỗi và vì vậy chúng tôi sẽ cần sử dụng trực tiếp các qubit không hoàn hảo ở lớp vật lý. Và 'Quy mô trung cấp' vì số lượng qubit nhỏ (nhưng không quá nhỏ) của chúng.
Vậy những ứng dụng nào có thể là thiết bị trong kỷ nguyên NISQ? Và chúng ta sẽ thiết kế phần mềm lượng tử để thực hiện chúng như thế nào? Đây là những câu hỏi còn lâu mới được trả lời đầy đủ, và có khả năng sẽ yêu cầu các kỹ thuật khá khác so với những câu hỏi cho điện toán lượng tử chịu lỗi.