연구진, 중성 원자 큐비트 간격과 노이즈 수준의 상관관계 규명

중성 원자 프로세서는 게이트 연산 중에 약 4.3μm의 유한한 리드베리 블로케이드 반경을 갖는 qubit arrays에 대해 관습적으로 최소 기하학적 간격 규칙을 시행합니다. 이러한 분리 요구 사항을 충족한다고 해서 큐비트 사이의 van der Waals interactions에서 발생하는 잔류 노이즈가 제거되는 것은 아니지만, 게이트 간 간격을 약간만 늘려도 상관된 노출을 급격히 억제할 수 있습니다. Stevens Institute of Technology의 Xinyi Li와 동료들은 큐비트 사이의 공간을 늘리면 장치가 기본 작동 기하학 구조를 충족하더라도 약한 반데르발스 힘으로 인한 원치 않는 상호작용이 감소한다는 것을 발견했습니다.

연구 팀은 최소 간격 이상으로 적당히 늘리면 양자 계산 중 신뢰성에 영향을 미치는 correlated errors를 효과적으로 억제할 수 있음을 입증했습니다. 이 연구는 간격이 물리적 노이즈와 계산 비용 모두에 미치는 영향을 고려함으로써 설계 규칙 준수와 진정으로 안전한 큐비트 배치를 달성하는 것을 구분합니다. 연구원들은 중성 원자 프로세서 큐비트에 대해 단순히 최소 간격을 준수하는 것만으로는 약한 반데르발스 힘으로 인한 원치 않는 상호작용을 제거할 수 없음을 보여주었습니다.

연구 팀은 이 요구 사항 이상의 공간 증가는 계산 신뢰성을 떨어뜨리는 상관 오류를 급격히 억제한다는 것을 발견했습니다. 이는 기어가 매끄럽게 맞물리도록 보장하는 것과 비슷합니다. 작동 중에 걸린다면 단순히 기어를 맞추는 것만으로는 충분하지 않습니다.

그들은 얽힘 영역 간격을 물리적 노이즈와 계산 속도 모두에 영향을 미치는 핵심 설계 변수로 취급했습니다. 이는 한 작업의 연장이 전체 완료 날짜에 영향을 미치는 프로젝트 관리 타임라인과 유사합니다. 이 연구 결과는 하드웨어 적법성과 잔류 노이즈에 대한 진정한 안전성을 구분하며, 기하학 구조, 오류 수정 능력 및 스케줄링 효율성을 고려한 컴파일러 설계 평가를 유도하지만, 간격이 넓어지면 궁극적으로 큐비트 안정성에서 상당한 이득을 얻을 수 있습니다.

큐비트 분리 증가로 상호작용 유도 결맞음 방지 최소화 및 오류율 감소

얽힘 영역 간격이 10m를 초과할 때 테스트된 워크로드 전반에서 오류율이 1% 미만으로 떨어졌습니다. 이는 기하학적 규칙을 준수했음에도 불구하고 상관 오류가 자주 나타났던 이전 설계에 비해 크게 개선된 것입니다. 큐비트 간 공간을 늘리면 거리가 멀어짐에 따라 원치 않는 커플링이 줄어들어 간섭을 급격히 억제할 수 있지만, 최적의 성능을 위해서는 오류 감소와 더 넓은 간격으로 인한 잠재적 타이밍 비용 및 효율적인 재컴파일 전략의 필요성 사이의 균형을 맞춰야 합니다.