동적 양자 시스템 재교정으로 결함 허용 양자 프로세싱의 토대 마련

Rutgers, IBM 및 파트너 조직의 연구원들은 양자 컴퓨터가 내부 작동을 모니터링하고 실행 중에 조정하여 예측 불가능한 동작을 관리하기 위해 특정 구성 요소를 체계적으로 재교정할 수 있음을 입증했습니다. 이 개발은 더 확장 가능하고 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨팅 시스템을 구축하는 데 있어 중요한 단계를 나타냅니다.

현대의 quantum computers는 아원자 입자 및 기타 극도로 미세한 실체를 지배하는 독특한 원리에 따라 작동합니다.

이러한 시스템은 결국 기존 컴퓨터의 능력을 뛰어넘는 계산 과제를 해결할 잠재력을 가지고 있습니다. 여기에는 우수한 배터리 기술 및 환경적으로 지속 가능한 산업용 촉매 개발, 기존 컴퓨터의 처리 능력을 초과하는 분자 및 재료 구조의 시뮬레이션, 특화된 인공지능 애플리케이션 실행 등이 포함됩니다.

Rutgers, International Business Machines Corp. 및 관련 연구 기관의 과학자들은 양자 컴퓨터가 작동 주기 내내 지속적인 자체 검사 및 구성 요소 재교정을 수행할 수 있음을 입증했습니다.

이 연구는 결함 허용(fault tolerance)을 달성할 수 있는 미래 양자 컴퓨터에 필수적인 기능으로 간주되는 즉각적인 양자 피드백 제어에 대한 현재까지 가장 포괄적인 실험적 검증 중 하나입니다.

양자 컴퓨터를 확장하려면 작동 중 오류를 감지하고 수정하는 능력인 오류 수정(error correction) 기능이 필요하며, 이를 통해 결함 허용 양자 컴퓨터의 개발이 가능해집니다. 결함 허용 양자 컴퓨터는 개별 양자 비트에서 빈번하게 발생하는 사소한 오류에도 불구하고 정확한 계산을 유지합니다. 현재까지 이러한 장치를 만드는 데 성공한 사람은 아무도 없습니다.

결함 허용 양자 컴퓨터를 구축하려면 계산 중에 이러한 확인과 수정을 한두 번이 아니라 엄청나게 여러 번 수행해야 합니다.

Jedediah Pixley, Rutgers University 예술과학대학 물리학 및 천문학부 교수이자 재료 이론 센터 소장

“이 실험은 그 길의 이정표입니다,”라고 Pixley는 말했습니다. 그는 뉴욕 Simons Foundation의 과학 연구 부서인 Flatiron Institute의 멤버이자 이번 연구의 시니어 저자 중 한 명입니다. “그는 ‘좋습니다, 우리는 그곳에 도달하기 위한 또 다른 중요한 발걸음을 내디뎠습니다’라고 말합니다.”

이 연구는 quantum mechanics 동작에 관한 이론적 예측을 입증했습니다. 이 장치는 혼돈스러운 동작에서 질서 정연하고 제어 가능한 상태로 갑자기 전환되었으며, 이로써 큐비트(qubits)라고 불리는 핵심 데이터 유지 구성 요소를 계산 장치가 모니터링하고 재교정하는 빈도를 높임에 따라 무질서로부터 조직화가 나타남을 보여주었습니다.