論文の概要: Where are we heading with NISQ?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.09518v3
• Date: Mon, 12 Jun 2023 17:28:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-14 00:03:51.139204
• Title: Where are we heading with NISQ?
• Title（参考訳）: NISQはどこへ向かっていますか。
• Authors: Olivier Ezratty
• Abstract要約: 2017年、ジョン・プレススキル(John Preskill)は、NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)コンピュータを大規模なエラー修正故障耐性量子コンピュータ(FTQC)への中間ステップとして定義した。 本稿は, NISQアルゴリズムの空間, 忠実度, 時間的資源について検討し, NISQ要求と現実, 将来の量子ハードウェア機能との矛盾点を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: In 2017, John Preskill defined Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) computers as an intermediate step on the road to large scale error corrected fault-tolerant quantum computers (FTQC). The NISQ regime corresponds to noisy qubit quantum computers with the potential to solve actual problems of some commercial value faster than conventional supercomputers, or consuming less energy. Over five years on, it is a good time to review the situation. While rapid progress is being made with quantum hardware and algorithms, and many recent experimental demonstrations, no one has yet successfully implemented a use case matching the original definition of the NISQ regime. This paper investigates the space, fidelity and time resources of various NISQ algorithms and highlights several contradictions between NISQ requirements and actual as well as future quantum hardware capabilities. It then covers various techniques which could help like qubit fidelities improvements, various breeds of quantum error mitigation methods, analog/digital hybridization, using specific qubit types like multimode photons as well as quantum annealers and analog quantum computers (aka quantum simulators or programmable Hamiltonian simulators) which seem closer to delivering useful applications although they have their own mid to longer-term scalability challenges. Given all the constraints of these various solutions, it seems possible to expect some practical use cases for NISQ systems, but with a very narrow window before various scaling issues show up. Turning to the future, a scenario can be envisioned where NISQ will not necessarily be an intermediate step on the road to FTQC. Instead, the two may develop along different paths, due to their different requirements. This leaves open a key question on the trade-offs that may be necessary to make between qubit scale and qubit fidelities in future quantum computers designs.
• Abstract（参考訳）: 2017年、ジョン・プレスキル(John Preskill)は、NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)コンピュータを大規模なエラー修正故障耐性量子コンピュータ(FTQC)への中間ステップとして定義した。 NISQレシエーションは、従来のスーパーコンピュータよりも高速な商用価値の実際の問題を解決する可能性を持つノイズの多い量子コンピュータに対応している。 5年以上経った今、状況を見直すのがよい時期だ。 量子ハードウェアとアルゴリズム、そして最近の多くの実験的なデモで急速に進歩している一方で、NISQの当初の定義に合致したユースケースの実装は成功していない。 本稿は, NISQアルゴリズムの空間, 忠実度, 時間的資源について検討し, NISQ要求と現実, 将来の量子ハードウェア機能との矛盾点を強調した。 次に、量子ビットフィデリティの改善、様々な種類の量子エラー緩和方法、アナログ/デジタルハイブリッド化、マルチモード光子のような特定の量子ビットタイプ、および量子アンネラやアナログ量子コンピュータ(量子シミュレータやプログラム可能なハミルトンシミュレータ)など、有用なアプリケーションを提供するのに近づきつつある。 これらのさまざまなソリューションのすべての制約を考えると、nisqシステムの実用的なユースケースを期待することは可能だが、さまざまなスケーリング問題が現れる前には、非常に狭いウィンドウがある。 将来的には、nisqがftqcへの道の中間的なステップであるとは限らない、というシナリオを想定できる。 その代わり、両者は異なる要求によって異なる経路に沿って発展する可能性がある。 このことは、将来の量子コンピュータ設計において、量子ビットスケールと量子ビットフィリティの間のトレードオフについて重要な疑問を提起する。

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