양자컴퓨터의 실용화는 가능할까?
2024-10-05
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레퍼런스뉴스네트워크(reference news network)는 9월 30일 영국 주간지 '뉴사이언티스트'의 보도에 따르면 최근 일부 실험에서 연구자들이 이르면 2029년쯤 유용한 양자컴퓨터를 개발할 수 있을 것으로 보인다고 보도했다.
보고서에 따르면 연구원들은 이러한 최신 실험이 우리가 새로운 시대로 진입하고 있다는 중요한 이정표이자 표시라고 말했습니다. 영국 케임브리지 대학의 제이미 비카리(jamie vicari)는 "갑자기 정말 유용한 장치가 이전에는 전혀 볼 수 없었던 손에 닿는 것처럼 보인다"고 말합니다.
지난 10년 동안 양자 컴퓨팅 회사는 주로 점점 더 큰 장치를 구축하는 데 주력해 왔으며 시스템의 큐비트 수를 점차 늘려 왔습니다. 큐비트는 전자 스핀이나 광자 분극과 같은 물리적 시스템을 통해 구현되는 양자 정보의 기본 단위입니다. 그러나 큐비트는 오류가 발생하기 쉽고 현실 세계에서 사용되는 알고리즘을 안정적으로 실행할 수 없습니다.
이제 회사들은 논리 큐비트라고 알려진 오류 없는 큐비트를 구축하는 데 관심을 돌리고 있는 것으로 보입니다. 이러한 물리적 큐비트는 오류를 실제 세계와 일치하는 알고리즘을 실행할 수 있을 만큼 낮은 수준으로 줄일 수 있습니다.
vicari는 "이것은 양자 컴퓨팅과 관련된 모든 것에 대한 재설정이자 새로운 벤치마크를 의미합니다. 지금이 양자 컴퓨터가 유용해지기 시작하는 순간이기 때문에 매우 흥미롭습니다."라고 말했습니다.
지난 8월 google 연구원들은 컴퓨터에 더 많은 물리적 큐비트를 추가하여 논리적 큐비트를 구축할 때 오류가 통제할 수 없을 정도로 눈덩이처럼 불어나지 않고 임계값을 초과한다는 것을 보여주는 논문을 발표했습니다. 도약 후에는 원칙적으로 시스템이 확장됨에 따라 오류가 감소합니다. 아이디어는 정보를 큐비트 그룹에 분산시켜 하나의 큐비트에서 오류가 발생하더라도 전체 계산에 영향을 미치지 않도록 하는 것입니다.
university college london의 dan brown은 "이상적인 상황은 규모를 확장하면서 오류율을 더욱 줄이고 큐비트의 품질을 향상시키는 것입니다. 이러한 일을 동시에 수행하는 것은 매우 어렵지만 제가 낙관적인 이유는 google의 그들이 노력하고 있다는 증거를 실험해보세요.”
그러나 imperial college london의 roberto bondesan은 google의 작업에는 큐비트를 통한 계산 수행이 포함되지 않는다고 말했습니다. 대신 연구원들은 이러한 큐비트가 메모리 역할을 할 수 있음을 보여주었습니다.
microsoft와 양자 컴퓨팅 스타트업인 quantitative quantum computing의 연구원들이 9월에 발표한 또 다른 연구에서는 오류 수정 큐비트와 컴퓨팅을 결합했습니다. 팀은 다양한 큐비트 조합을 설정하여 4개의 논리적 큐비트를 생성한 다음 큐비트 값을 양수에서 음수로 바꾸는 등 시스템에서 기본 논리 작업을 수행했습니다.
bondesan은 "오류 수정 횟수가 적기 때문에 양자 메모리의 안정화 시간이 짧지만 일부 계산에도 사용할 수 있습니다"라고 말했습니다.
마이크로소프트의 연구에 사용된 양자 컴퓨터는 초전도 전선이 아닌 일련의 자기적으로 포획된 하전 입자를 사용하는 google의 것과는 다른 하드웨어 설계를 사용합니다.
이를 통해 복잡한 기하학적 구조(4차원 하이퍼큐브)에서 큐비트를 배열하는 오류 수정 기술을 사용할 수 있습니다. "원칙적으로 더 적은 물리적 큐비트로 더 많은 논리적 큐비트를 인코딩할 수 있습니다. 그런 의미에서 더 효율적입니다."라고 bondesan은 말했습니다.
다른 연구자들은 더 많은 대체 양자 컴퓨터에서 오류 수정이 어떻게 수행될 수 있는지 보여주었습니다. 미국 예일대학교 벤자민 브록(benjamin brock)과 그의 동료들은 양자 컴퓨터의 진동에 오류를 분산시키는 보스 코딩(bose coding)이라는 오류 수정 기술을 테스트했습니다. 이 시스템은 큐비트가 아닌 1과 0보다 더 많은 값을 가질 수 있고 이론적으로 더 강력한 '고차원 큐비트'를 사용한다. 또한 amazon 양자 컴퓨팅 팀의 연구원들은 "범주형 큐비트"라고 불리는 또 다른 유형의 bose 인코딩을 시연했는데, 이는 google의 결과와 유사하게 시스템이 확장됨에 따라 오류가 감소한다는 것을 보여줍니다.
브라운은 "구글과 마이크로소프트의 접근 방식은 좀 더 주류 큐비트 기반 양자 컴퓨팅을 따르는 반면, 예일과 아마존 실험에서 도입된 보스 인코딩은 더 새롭고 탐색적이지만 매우 흥미롭다"고 말했다.
brown은 오류 수정이 다양한 설계와 실험에서 작동했으며 이전의 이론적 결과가 실제 시스템에 적용될 수 있음을 시사한다고 말했습니다. 그는 “내결함성 양자컴퓨팅과 오류정정에 관한 좋은 이론적 아이디어가 많이 있지만 그 중 어느 것도 입증되지 않았거나 매우 제한적인 방식으로 입증되거나 특수한 경우에 국한됐다”고 말했다. 지난 몇 년 동안 많은 변화가 있었습니다. 우리는 내결함성 양자 컴퓨팅의 다양한 측면을 입증하면서 여러 가지 주요 이정표를 달성했습니다."
그러나 진행 속도가 느려질 수 있고 완전한 내결함성 시스템이 도달하지 못할 수도 있으며, 이는 google과 ibm의 낙관적인 일정에 의해 제기된 희망을 무너뜨릴 수 있습니다. brown은 "매우 잘 진행된다면 놀랄 것입니다. 장벽이 있을 것이라고 생각합니다. 이러한 각 플랫폼은 장벽에 부딪힐 때까지 최대한 확장될 것입니다. 장벽이 어디에서 발생할지 예측하기는 어렵습니다."라고 말했습니다. " (편집/xiong wenyuan)
