El estado actual de la computación cuántica [1] se conoce como la era cuántica de escala intermedia ruidosa ( NISQ ) , [2] [3] caracterizada por procesadores cuánticos que contienen hasta 1000 qubits que aún no son lo suficientemente avanzados para la tolerancia a fallas o lo suficientemente grandes para lograr una ventaja cuántica . [4] [5] Estos procesadores, que son sensibles a su entorno (ruidosos) y propensos a la decoherencia cuántica , aún no son capaces de una corrección de errores cuánticos continua . Esta escala intermedia está definida por el volumen cuántico , que se basa en el número moderado de qubits y la fidelidad de la puerta . El término NISQ fue acuñado por John Preskill en 2018. [6] [2]
Según el esquema Microsoft Azure Quantum, el cálculo NISQ se considera de nivel 1, el más bajo de los niveles de implementación de la computación cuántica. [7] [8]
En octubre de 2023, el procesador cuántico de 1180 qubits de Atom Computing superó por primera vez la marca de los 1000 qubits. [9] Sin embargo, a partir de 2024, solo dos procesadores cuánticos tienen más de 1000 qubits, y los procesadores cuánticos de menos de 1000 siguen siendo la norma. [10]
Los algoritmos NISQ son algoritmos cuánticos diseñados para procesadores cuánticos en la era NISQ. Ejemplos comunes son el solucionador de eigensolventes cuánticos variacionales (VQE) y el algoritmo de optimización aproximada cuántica (QAOA), que utilizan dispositivos NISQ pero descargan algunos cálculos a procesadores clásicos. [2] Estos algoritmos han tenido éxito en la química cuántica y tienen aplicaciones potenciales en varios campos, incluidos la física, la ciencia de los materiales, la ciencia de datos, la criptografía, la biología y las finanzas. [2] Sin embargo, debido al ruido durante la ejecución del circuito, a menudo requieren técnicas de mitigación de errores. [11] [5] [12] [13] Estos métodos constituyen una forma de reducir el efecto del ruido ejecutando un conjunto de circuitos y aplicando posprocesamiento a los datos medidos. A diferencia de la corrección de errores cuánticos , donde los errores se detectan y corrigen continuamente durante la ejecución del circuito, la mitigación de errores solo puede utilizar el resultado final de los circuitos ruidosos.
La creación de un ordenador con decenas de miles de cúbits y suficiente corrección de errores acabaría con la era NISQ. [4] Estos dispositivos superiores a NISQ serían capaces, por ejemplo, de implementar el algoritmo de Shor para números muy grandes y romper el cifrado RSA . [14]
En abril de 2024, los investigadores de Microsoft anunciaron una reducción significativa en las tasas de error que requería solo 4 qubits lógicos, lo que sugiere que la computación cuántica a escala podría estar a años de distancia en lugar de décadas. [15]