​REVIEW ARTICLE

Bin Cheng, Xiu-Hao Deng, Xiu Gu, Yu He, Guangchong Hu, Peihao Huang, Jun Li, Ben-Chuan Lin, Dawei Lu, Yao Lu, Chudan Qiu, Hui Wang, Tao Xin, Fei Yan, Shi Yu, Man-Hong Yung, Junkai Zeng, Song Zhang, Youpeng Zhong, Xinhua Peng, Franco Nori, and Dapeng Yu*, Noisy intermediate-scale quantum computers, Frontiers of Physics 18(2), 21306 (2023)

全文下载：

https://journal.hep.com.cn/fop/EN/pdf/10.1007/s11467-022-1249-z

https://journal.hep.com.cn/fop/EN/10.1007/s11467-022-1249-z‍

https://doi.org/10.1007/s11467-022-1249-z

公众号：
https://mp.weixin.qq.com/s/nkCAYuQzQMmxVdR4DyrKuw 

量子计算是“二次量子科技革命”的核心技术，也是量子科技的制高点。量子计算根据量子力学基本原理，利用量子态叠加、量子干涉、量子纠缠等效应等进行量子并行的计算，可以在特定问题上对经典计算提供指数级的加速，将在如破解RSA密钥、数据搜索、量子绝热优化、解线性方程组等重大问题上提供远超经典计算机的算力。正因为量子计算将在国防、经济、金融等领域产生重大而深远的影响，量子计算被世界各主要国家纳入政府和军方大力支持的战略方向，进行了长期规划，投入了大量的资金支持，成立了相应的国家级研究机构，作为下一代科技革命的核心技术攻关。同时，国内外产业界也对量子计算进行了大力推动，多家科技巨头公司以及初创公司均在资助或进行量子计算机的研发，形成了十分激烈的竞争局面，也促进了量子计算近年来的蓬勃发展。

但是要实现通用的量子计算机，落实上述量子计算的潜在应用，仍需要长期的努力，需要通过多个阶段的不懈努力来完成。根据目前学界观点，经过20多年的发展，我们证明了基本的量子计算机原理，在物理比特层面进行了简单的算法验证；由多家研究团队（包括我国潘建伟院士团队的“九章号”和“祖冲之号”）证明了量子优越性，在特定问题上展示了量子计算机远超经典计算机的算力。当前已经进入了被称为“含噪声的中型量子（NISQ）”体系的新阶段，可以对数十乃至上百物理比特进行高精度的量子调控。未来需要进一步实现量子逻辑比特的运算以及体系的大规模扩展，仍面临诸多挑战。

正因为量子计算进入了当前的新发展阶段，该领域的技术现状和10年前存在巨大差异，在物理体系的操控层面和可执行的算法方面都有了长足进步。我们认为有必要对该领域及时展开综述，对该领域各个核心方向在近20年来，尤其是近10年的技术进步和技术线路进行系统刻画，展示当前主流技术平台的关键挑战和应对思路，对未来进行展望。

因此，值深圳量子科学与工程研究院建院5周年之际，深圳量子科学与工程研究院/深圳国际量子研究院的量子计算部门组织各量子计算方向一线科研骨干，并与国内外该领域的相关知名专家合作，完成了量子计算方向的这篇综述。本文共分为量子算法、超导量子计算、离子阱量子计算、半导体量子计算、金刚石NV色心量子计算、核磁共振量子计算、中性原子量子计算、以及光学量子计算部分。为了便于读者快速把握文章脉络，各方向的章节基本按照DiVincenzo判据的顺序展开。并且在引言部分总述了该领域的历史和发展现状，在结论部分指出了量子计算未来的挑战以及对前景的乐观展望。

最后，作者团队希望以该文章贡献绵薄之力，为量子计算感兴趣的读者提供一个全面的了解；为将进入该领域的学者提供一个充实的起点；为该领域的专家提供有益的参考，促进量子计算方向的健康、快速发展！

相关文章推荐：

Rare-earth quantum memories: The experimental status quo
Mucheng Guo, Shuping Liu, Weiye Sun, Miaomiao Ren, Fudong Wang, Manjin Zhong
Frontiers of Physics, 2023, 18(2): 21303

Categorical computation
Liang Kong, Hao Zheng
Frontiers of Physics, 2023, 18(2): 21302

Online optimization for optical readout of a single electron spin in diamond
Xue Lin, Jingwei Fan, Runchuan Ye, Mingti Zhou, Yumeng Song, Dawei Lu, Nanyang Xu
Frontiers of Physics, 2023, 18(2): 21301

Quantum entanglement generation on magnons assisted with microwave cavities coupled to a superconducting qubit
Jiu-Ming Li, Shao-Ming Fei
Frontiers of Physics, 2023, 18(4): 41301

A quantum circuit design of AES requiring fewer quantum qubits and gate operations
Ze-Guo Wang, Shi-Jie Wei, Gui-Lu Long
Frontiers of Physics, 2022, 17(4): 41501

Efficient quantum simulation of open quantum dynamics at various Hamiltonians and spectral densities
Na-Na Zhang (张娜娜), Ming-Jie Tao (陶明杰), Wan-Ting He (何宛亭), Xin-Yu Chen (陈鑫宇), Xiang-Yu Kong (孔祥宇), Fu-Guo Deng (邓富国), Neill Lambert, Qing Ai (艾清)
Frontiers of Physics, 2021, 16(5): 51501

10-Hertz squeezed light source generation on the cesium D₂line using single photon modulation
Guan-Hua Zuo, Yu-Chi Zhang, Gang Li, Peng-Fei Zhang, Peng-Fei Yang, Yan-Qiang Guo, Shi-Yao Zhu, Tian-Cai Zhang
Frontiers of Physics, 2023, 18(3): 32301

Sharing quantum nonlocality in star network scenarios
Tinggui Zhang, Naihuan Jing, Shao-Ming Fei
Frontiers of Physics, 2023, 18(3): 31302

Transfer of quantum entangled states between superconducting qubits and microwave field qubits
Tong Liu, Bao-Qing Guo, Yan-Hui Zhou, Jun-Long Zhao, Yu-Liang Fang, Qi-Cheng Wu, Chui-Ping Yang
Frontiers of Physics, 2022, 17(6): 61502