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量子计算是最吸引人的计算范式之一，有可能彻底改变未来计算系统的各个领域。虽然量子计算硬件已经迅速发展，从微型实验室实验到在专门计算任务上甚至能胜过最大的超级计算机的量子芯片，但这些嘈杂的中型量子 (NISQ) 处理器仍然太小且不够强大，无法直接用于任何实际应用。在本文中，我们描述了 NASA 在评估和推进量子计算潜力方面的工作。我们讨论了算法的进展，包括近期和长期进展，以及我们对当前硬件和模拟的探索结果，包括说明 NISQ 时代算法-硬件协同设计的好处。这项工作还包括受物理启发的经典算法，可用于当今的应用规模。我们讨论了支持量子计算评估和发展的创新工具，并描述了在包含实际错误模型的高性能计算系统上模拟各种类型量子系统的改进方法。我们概述了用于减轻错误的基准测试、评估和表征量子硬件的最新方法，以及可用于计算目的的基础量子物理学的见解。
arXiv:2406.15601v1 [quant-ph] 2024 年 6 月 21 日
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