Yale University의 Michael Devorette가 주도한 실험은 다음을 증명합니다.
큐비트란?
클래식 컴퓨팅의 정보는1 또는 0에 해당하는 비트 형태입니다. 양자 컴퓨팅에서는 양자 비트 또는 "큐비트"라고 알려진 양자 속성을 가진 특수 장치에 저장됩니다.
IBM 7 큐비트 장치. 사진: 플리커
예일대학교 연구실에서우주 공간보다 100배 낮은 온도로 냉각된 초전도 회로로 만들어졌습니다. 각 큐비트는 1 또는 0을 나타냅니다. 또는 이상하게도 1과 0을 동시에 나타냅니다. 이 '양자 병렬성'은 양자 컴퓨터가 계산을 수행할 수 있게 하는 속성 중 하나입니다. 잠재적으로—기존 슈퍼컴퓨터에서 가능한 것보다 몇 배 더 빠른 속도입니다.
양자 컴퓨팅의 문제점은 무엇입니까?
그러나 양자 시스템은 취약합니다. 그들은 큐비트에 저장된 정보가 환경과의 상호작용으로 인해 양자 특성을 빠르게 잃는 과정인 결맞음이라는 근본적인 현상에 시달립니다. 간단히 말해서, 외부 환경의 간섭으로 인해 이러한 시스템의 작동이 방해되어 불가능해집니다. 이로 인해 양자 컴퓨터가 모든 곳에서 구현되는 것을 방지할 수 있습니다.
해결책이 있지만 그렇게 간단하지는 않습니다
이론적으로 양자오차수정은1995년에 발견된 이 장치는 이러한 결맞음에 맞서 싸울 수 있는 수단을 제공합니다. 단일 큐비트를 표현하는 데 일반적으로 필요한 것보다 더 큰 시스템으로 정보를 인코딩하여 정보의 양자 비트를 보호합니다.
IBM 16 큐비트 프로세서. 사진: 플리커
그러나 이 더 큰 시스템은 영향을 미칩니다.환경은 더욱 공격적이며 인코딩된 큐비트는 더욱 취약합니다. 이러한 효과와 추가 오류 정정 구성 요소와 관련된 복잡성으로 인해 이 프로세스는 실제로 양자 비트의 수명을 연장하지 못했습니다. 연구원들은 실제로 수정되지 않은 큐비트라도 깨지는 경우가 드물다고 말합니다. 이론적 약속과는 달리 대부분의 실험에서 오류 수정은 양자 정보의 결맞음 속도를 높입니다.
과학자들은 무엇을 했습니까?
실험 중에 과학자들은 처음으로 보여주었습니다.시스템 중복성 증가, 양자 오류의 능동적 감지 및 수정을 통해 양자 정보의 안정성이 향상되었습니다. “우리의 실험은 양자 오류 수정이 실제적이고 실용적인 도구라는 것을 증명합니다. 이것은 단지 원리를 보여주는 것 이상입니다.”라고 물리학자는 설명합니다.
한 과학자 그룹이 양자 정보의 수명을 두 배 이상 늘리는 데 성공했습니다. 오류 수정 큐비트는 1.8밀리초 동안 지속되었습니다. 양자 컴퓨팅에서는 모든 것이 빠르게 발생합니다.
코드를 사용하여 결과를 얻었습니다.2001년에 개발된 오류 수정 소프트웨어. "그렇습니다. 우리 분야에서는 이론적 제안과 실제 구현 사이에 지연이 있습니다."라고 Michael Devorette는 설명합니다.
큐비트의 삽화. 크레딧: 예일 대학교
이 기사의 주요 저자인 Vladimir Sivak은 다음과 같이 말했습니다.성능은 머신러닝 에이전트를 사용하여 부분적으로 달성되었습니다. 그는 결과를 개선하기 위해 오류 수정 프로세스를 맞춤화했습니다.
“단 하나의 돌파구도 없습니다.이런 결과를 얻을 수 있게 해줬습니다. 사실 지난 몇 년간 개발된 다양한 기술들의 조합이다. 우리는 이 실험을 결합하여 현재 Google 연구원이 된 Devoret 연구실의 한 학생에 대해 설명했습니다.
왜 그렇게 중요합니까?
양자컴퓨팅의 실질적인 성공은양자 오류 수정을 사용하여 매우 높은 품질의 양자 비트를 생성하는 능력에 따라 달라집니다. 새로운 실험은 양자 컴퓨팅에 대한 초석 가정을 확인합니다. 연구자들은 큐비트의 수명을 두 배로 늘려 양자 물리학의 핵심 이론을 입증했습니다. 연구 저자들은 “이는 매우 고무적입니다.”라고 결론지었습니다.
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표지 그림: 게롤트