오류 수정 개선으로 양자 컴퓨팅의 핵심 문제 해결: 새로운 시스템 도입

Seoul스웨덴의 칼머스 공과대학교 연구팀이 양자 컴퓨팅에서 중요한 문제를 해결하는 새로운 시스템을 개발했습니다. 현재의 양자 시스템들은 복잡한 작업을 잘 수행하지만 소음이 많고 오류가 발생하기 쉽거나, 안정적이지만 계산 성능이 떨어진다는 단점이 있습니다. 이번에 개발된 새로운 솔루션은 이러한 문제를 개선하여 더욱 신뢰할 수 있고 오래 지속되는 양자 컴퓨터를 가능하게 합니다.

양자 컴퓨터는 큐비트를 사용하는데, 큐비트는 중첩 상태로 인해 동시에 1과 0일 수 있습니다. 하지만 큐비트는 전자기 간섭과 자기장 변동 때문에 쉽게 오류가 발생하며, 이는 양자 컴퓨터의 계산 시간을 제한합니다. 복잡한 문제를 해결하기 위해서는 연구자들이 양자 상태를 잘 관리해야 합니다. 그러나 도전 과제가 있습니다. 오류를 잘 수정하고 오랫동안 작동하는 시스템은 양자 상태를 제어하기 어려운 반면, 그 반대의 경우 역시 마찬가지입니다.

챌머스 대학의 연구진은 이전보다 훨씬 빠르게 복잡한 작업을 수행할 수 있는 다중 상태 양자 시스템을 새롭게 개발했습니다.

Chalmers 시스템의 주요 특징은 다음과 같습니다:

• 복잡한 작업을 신속하게 수행하는 능력
• 향상된 오류 수정 기능
• 연속 변수 양자 컴퓨팅의 사용
• 현재의 초전도 양자 컴퓨터와의 호환성

고전 컴퓨터 비트와 달리 큐비트는 1과 0을 동시에 나타낼 수 있습니다. 큐비트를 활용하는 물리 시스템은 오류에 매우 취약하기 때문에 연구자들은 이러한 오류를 감지하고 수정하는 더 나은 방법을 찾으려고 노력하고 있습니다. 찰머스 시스템은 연속 변수 양자 컴퓨팅이라는 유형의 양자 컴퓨팅을 사용하며, 조화 진동자를 사용하여 정보를 간단하게 인코딩합니다.

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연속 변수 양자 컴퓨팅은 오류 수정에서 발전을 이루었으나 복잡한 작업을 수행하는 데 초기에는 한계가 있었다. 초전도 양자 시스템과 같은 제어 시스템을 사용하여 조화 진동자를 활용하려는 이전의 노력들은 양자 상태를 방해하는 Kerr 효과에 직면했다. 이 문제를 해결하기 위해, 찰머스 연구자들은 진동기 안에 제어 시스템 장치를 배치하였다.

양자 상태를 체계적으로 유지하고 정확하게 제어할 수 있는 이 방법은 새로운 게이트 연산을 아주 빠르게 수행할 수 있게 합니다. 이 방식은 효율적인 오류 내성을 가진 조화 진동기의 장점을 유지하면서도 양자 상태를 정밀하게 조작할 수 있도록 합니다.

연구자들은 Nature Communications에 연구를 발표했으며 오류 수정과 복잡한 연산을 결합한 방법을 제시했습니다. 그들은 초전도 요소를 양자 진동자와 분리하는 일반적인 관행에 도전했습니다. 제어 장치를 진동자 내부에 배치함으로써 양자 상태에 영향을 주지 않으면서 빠른 연산을 달성했습니다.

연구자들은 이 새로운 시스템이 더 강력하고 향상된 양자 컴퓨터 개발로 이어져 어려운 문제를 해결하고 오류를 잘 처리할 수 있을 것이라 생각합니다. 이 진전은 실용적이고 강력한 양자 컴퓨팅을 현실화하는 데 중요한 단계입니다.