퀀텀 이슈: 미래는 결코 알 수 없다

십 년이 넘는 시간 동안 양자 컴퓨터가 Bitcoin 네트워크에 실질적인 위협이 되는지에 대한 논쟁이 이어져 왔습니다. 제가 Bitcoin을 처음 발견했던 13년 전에도 이는 매우 진지한 대화 주제였습니다. 

제가 여기서 무슨 일이 일어나고 있는지 파악하려 애쓰던 멍청한 바보였던 시절 이후로, 이론과 실제 공학 측면 모두에서 꽤 많은 진전이 있었습니다. 

그 이후로 향후 10년 이내에 실행 가능한 양자 컴퓨터가 실제로 제작될 가능성에 중대한 차이를 만드는 두 가지 주요 이정표에 도달했습니다. 이것이 본질적으로 양자 컴퓨터가 어디에나 보급되거나, 막대한 자본을 가진 이들이 접근하기 매우 쉬워지는 시점에 도달할 것이라는 의미는 아닙니다. 

하지만 가까운 미래에 다수의 실행 가능한 기계가 생산될 가능성은 매우 높습니다. 

오류 수정 개선

첫 번째 주요 개선 사항은 오류 수정 분야입니다. 이러한 미세한 규모에서 작업할 때 발생하는 고유한 노이즈를 처리하기 위해, 실제로 계산에 유용한 논리적 큐비트를 얻으려면 여러 개의 중복된 물리적 큐비트를 사용해야 합니다. 

이전의 최첨단 방식은 표면 코드였습니다. 이는 여러 개의 물리적 큐비트를 그리드로 묶고 그 중 일부를 체크 큐비트로 사용하여, (중첩을 붕괴시키지 않으면서) 내부 오류가 발생하지 않았는지 주변 큐비트를 주기적으로 "확인"하는 방식입니다. 각 그리드의 빈 공간은 체크 큐비트로 채워져야 합니다. 

이러한 체크 큐비트 요구 사항은 논리적 큐비트당 총 1,000개에 가까운 물리적 큐비트가 필요할 정도의 추가적인 오버헤드를 발생시키며, 체크 큐비트가 바로 옆에 있는 큐비트만 확인할 수 있기 때문에 규모가 커질수록 상황은 악화됩니다. 따라서 모든 큐비트 그룹은 등간격으로 배치된 체크 큐비트를 가져야 합니다. 

양자 저밀도 패리티 검사(qLDPC) 코드는 이러한 병목 현상을 제거하여, 체크 큐비트가 장치 전체에서 먼 거리에 있는 다른 큐비트를 (칩 섹션 간의 통신을 위해 얽힌 트레이스를 통하거나 중성 원자 설계와 같이 물리적으로 원자를 이동시켜) 확인할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 생성하는 데 필요한 물리적 큐비트의 양을 10x 줄일 수 있었습니다. 

이것은 가볍게 여길 일이 아닙니다. 비록 이것이 더 높은 효율성을 얻으며 발전하는 완전히 기능하는 기계는 아닐지라도, 완전히 기능하는 양자 컴퓨터 생산의 기초가 되는 엔지니어링 프로세스에서의 실질적인 효율성 향상입니다. 

기초 증명에서의 진전