현대 양자 기계의 연산 능력은 상대적으로 낮고 늘리기가 쉽지 않다. 오스트리아 물리학자들은 기존의 한계를 극복하고 차세대 양자 컴퓨터의 기초가 될 수 있는 범용 양자 컴퓨터를 위한 새로운 아키텍처를 제시했습니다.
양자 비트 또는 큐비트는 동시에 두 가지 기능을 수행합니다. 즉, 컴퓨팅 장치와 메모리 역할을 합니다. 양자 정보는 복사할 수 없기 때문에 고전적인 컴퓨터처럼 메모리에 저장할 수 없습니다. 이러한 제한 때문에 모든 큐비트는 서로 상호 작용할 수 있어야 합니다. 이 요구 사항은 강력한 양자 기계의 출현을 방해합니다.
2015년 이론 물리학자 Wolfgang Lechner는 Philipp Hauke 및 Peter Zoller와 함께 양자 컴퓨터를 위한 새로운 아키텍처를 제안했으며, 이를 "LHZ 아키텍처"라고 명명했습니다. 이러한 컴퓨팅 머신을 최적화하도록 설계되었습니다. 이 아키텍처의 물리적 큐비트는 개별 비트를 나타내지 않지만 상대적 일치를 인코딩합니다. 이것은 모든 큐비트가 이제 서로 상호작용할 필요가 없다는 것을 의미한다고 Lechner는 설명했습니다. 그는 그의 팀과 함께 이 패리티 개념이 범용 양자 컴퓨터에도 적용된다는 것을 보여주었습니다.
연구원 중 한 명인 Michael Felner는 "기존 양자 컴퓨터는 이미 소규모로 이러한 작업을 잘 수행하고 있습니다. 그러나 큐비트의 수가 증가할수록 이러한 논리 연산을 구현하는 것이 점점 더 어려워집니다.”
두 개의 간행물에서 오스트리아 과학자들은 새로운 아키텍처가 예를 들어 많은 양자 알고리즘의 기본 요소인 양자 푸리에 변환을 훨씬 더 빠르게 수행할 수 있음을 보여주었습니다. Felner는 "우리 아키텍처의 높은 병렬성은 예를 들어 인수분해를 위한 잘 알려진 Shor 알고리즘을 매우 효율적으로 실행할 수 있음을 의미합니다."라고 말했습니다.
새로운 아이디어는 또한 효율적인 오류 수정을 허용합니다. 일반적으로 간섭으로부터 양자 정보를 보호하기 위해 상당한 자원이 할당되는데, 이로 인해 전체 시스템의 큐비트 수에 대한 요구 사항이 크게 증가합니다. 제안된 모델은 2단계 오류 정정을 구현하는데, 한 유형의 오류는 하드웨어에 의해 방지되고 다른 유형은 소프트웨어 방법에 의해 정정됩니다. 이를 통해 미래에는 차세대 범용 양자 컴퓨터를 만들 수 있습니다.
D-Wave Systems 및 캐나다, 미국 및 일본의 다양한 연구 센터의 연구원들은 한 번에 2000큐비트에 대해 프로그래밍 가능한 1차원 Ising 모델에서 양자 상전이를 처음으로 시뮬레이션했습니다. 이러한 실험을 통해 과학자들은 가까운 미래의 맥락에서 이 기술의 가능성을 현실적으로 평가하려고 합니다.
2022-11-01 16:36:42
작가: Vitalii Babkin