이 양자 컴퓨터 속 메모리는 기타 줄처럼 진동한다

양자 컴퓨터는 기타와 공통점이 거의 없어 보일 수도 있지만, ETH Zurich의 연구진은 놀라운 연결 고리를 발견했습니다. 물리학자 Yiwen Chu와 그녀의 팀은 기타의 진동하는 줄이 음표를 만들어내는 것과 매우 유사하게 미세한 기계적 진동을 사용하여 양자 정보를 저장하고 조작하는 시스템을 개발했습니다.

악기에서 만들어지는 소리와 달리, 이러한 진동은 인간의 가청 범위를 훨씬 벗어나는 주파수에서 발생합니다. 이 진동은 아주 작은 양자 칩 내에서 발생하며, 그 안에서 새로운 형태의 컴퓨터 메모리 역할을 합니다.

이러한 진동을 활용함으로써 연구진은 양자 컴퓨터가 유연한 작업 메모리에 액세스하면서 정보를 효율적으로 처리할 수 있는 방법을 만들어냈습니다. "양자 프로세서와 양자 메모리 사이의 상호 작용은 기존 컴퓨터로는 불가능한 계산을 수행하기 위한 강력하고 신뢰할 수 있는 수단으로 양자 컴퓨터를 확립하는 데 중요한 토대를 제공합니다."라고 Yiwen Chu는 말합니다.

학술지 Science에 기술된 이 획기적인 연구는 양자 컴퓨터 설계에 대한 색다른 접근 방식을 소개합니다. 기존의 많은 시스템처럼 정보 처리와 저장을 긴밀하게 통합하는 대신, Chu의 팀은 이러한 기능들에 더 뚜렷한 역할을 부여하는 아키텍처를 개발했습니다.

기존 컴퓨터에서 영감을 얻은 양자 메모리

연구진은 일상적인 디지털 컴퓨터의 기본 설계에서 영감을 얻었습니다. 기존 기계에서 중앙 처리 장치(CPU)는 계산을 수행하는 반면, 정보는 흔히 랜덤 액세스 메모리(RAM)라고 불리는 작업 메모리에 별도로 보관됩니다. 이러한 구성 요소의 배치는 컴퓨터가 얼마나 효율적으로 작동하는지를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

Chu의 양자 시스템도 비슷한 원리를 따릅니다. 초전도 큐비트는 중앙 처리 장치(CPU)의 역할과 대등한 처리 및 제어 장치 역할을 합니다. 한편, 별도의 양자 메모리는 계산 중에 필요한 정보를 일시적으로 보유하여 프로세서가 필요에 따라 정보를 검색하고 수정할 수 있도록 합니다.

주요 차이점은 해당 정보가 저장되는 방식에 있습니다.

"하지만 우리 양자 작업 메모리에서 정보는 오늘날 일반적으로 행해지는 전자기 방식이 아니라 기계적 진동의 형태로 저장됩니다."라고 Chu는 설명합니다.

양자 컴퓨터는 양자 시스템이 서로 다른 상태의 조합으로 존재할 수 있게 하는 중첩과 양자 상태 사이에 강력한 연결을 만드는 얽힘을 포함한 양자 물리학의 특이한 성질을 활용합니다. 이러한 효과는 결과적으로 양자 기계가 현재의 실제 능력을 벗어나는 일부 문제를 포함하여 특정 매우 복잡한 계산을 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 처리할 수 있게 해줄 것입니다.