「ノイズの多い中間スケール量子」（NISQ）テクノロジーとはどういう意味ですか？

この用語は最近導入されたプレスキルです。たとえば、NISQ時代およびそれ以降の量子コンピューティング（arXiv）を参照してください。この用語（およびその背後にある概念）は、ここで教育的に説明するに値するほど重要であると思います。おそらく実際には複数の質問に値しますが、最初の質問は次のとおりである必要があります。

Noisy Intermediate-Scale Quantum（NISQ）テクノロジーとは何ですか？

量子コンピューターについて話すとき、通常はフォールトトレラントデバイスを意味します。これらは、Shorのファクタリング用アルゴリズムと、長年にわたって開発された他のすべてのアルゴリズムを実行できるようになります。しかし、パワーにはコストがかかります。古典的なコンピューターでは実行できないファクタリングの問題を解決するには、数百万キュービットが必要になります。既知のほとんどのアルゴリズムはノイズに非常に敏感であるため、このオーバーヘッドはエラー修正に必要です。

それでも、50キュビットを超えるサイズのデバイスでプログラムを実行すると、従来のコンピューターでのシミュレーションはすぐに非常に困難になります。これにより、この種のサイズのデバイスを使用して、古典的なコンピューターでは実行不可能なことを行う量子コンピューターの最初のデモンストレーションを実行できる可能性が開かれます。非常に抽象的なタスクであり、実用的な目的には役立たない可能性がありますが、それでも原理の証明になります。

これが完了すると、奇妙な時代になります。デバイスは従来のコンピューターではできないことを実行できますが、既知のアルゴリズムのフォールトトレラントな実装を提供できるほど大きくはありません。プレスキルは、この時代を説明するために「ノイズのある中間スケールの量子」という用語を作り出しました。エラー修正のために十分なキュービットがないため、ノイズが多いため、物理層で不完全なキュービットを直接使用する必要があります。また、「中規模」とは、小さい（ただし小さすぎない）キュービット数のためです。

それでは、NISQ時代のデバイスにはどんなアプリケーションがあるのでしょうか？そして、それらを実装する量子ソフトウェアをどのように設計しますか？これらは完全に答えられるにはほど遠い質問であり、フォールトトレラント量子コンピューティングの場合とはかなり異なる技術が必要になる可能性があります。