相干伊辛机CIM登陆物理学顶级综述RMP

（图片来源：网络）

编者按：近日，一篇详细介绍目前量子计算算法领域进展的综述论文《Noisy intermediate-scale quantum algorithms》（含噪声中等规模的量子算法）在国际物理综述类顶级学术期刊《Reviews of Modern Physics》（现代物理评论，RMP）上发表。
该论文在介绍NISQ算法的同时指出，CIM相干伊辛机是NISQ时代的有力竞争者。因其在业内产生了重要影响力，本文将对这篇论文的概述部分进行简要翻译供读者参考。

量子计算技术在过去几十年里的快速发展吸引了学术界和工业界的广泛关注。

量子计算的研究起源于八十年代，当时物理学家开始推测整合量子力学定律的计算模型。从贝尼奥夫和多奇等人涉及量子图灵机的研究和通用量子计算的概念提出开始，该领域逐渐向诸如量子系统的模拟等应用方面发展。

其中一个标志性的事件发生于1994年，美国数学家Peter Shor提出了一种有效的量子算法来寻找复合整数的质因数，并且使算法能够多项式时间内完成数百位的大数质因子分解，从而瓦解了当下广泛应用的RSA密码体系的数学安全性，使大多数经典加密协议不安全。随后的几十年里，量子算法的研究已经成熟，成为量子计算的一个子领域，在搜索和优化问题，机器学习，量子系统模拟和密码学中得到了广泛的应用。

在过去的四十年中，量子计算领域的发展集中在量子算法的研究及其实验实现。从计算复杂性的角度来看，量子计算机是一种计算密集型领域可用的重要工具，要实现量子算法，需要最小的量子信息单元（量子比特）与经典比特一样可靠。因此在量子计算中，需要保护量子比特，防止退相干和环境噪声的影响。

与此同时，它们的状态必须由外部控制。这些控制包括：生成量子比特之间纠缠、提取量子计算输出结果的测量操作等。科学家们通过开发量子纠错（QEC）协议，在技术上可以防止噪声的影响而不影响量子信息处理。但是要实现量子纠错，所需的量子比特数量远远超过了当前的技术能力。为了实现容错量子计算的目标，最大的挑战是在量子门的实现和测量等操作中，在保证足够高的量子比特质量和保真度的同时，扩大量子比特的数量。