양자 컴퓨터 오류율 획기적으로 낮춰...세계 기록적인 성과 Scientists hit quantum computer error rate of 0.000015%

Scientists hit quantum computer error rate of 0.000015% — a world record achievement that could lead to smaller and faster machines

Scientists have achieved the lowest quantum computing error rate ever recorded — an important step in solving the fundamental challenges on the way to practical, utility-scale quantum computers.

In research published June 12 in the journal APS Physical Review Letters, the scientists demonstrated a quantum error rate of 0.000015%, which equates to one error per 6.7 million operations.

https://www.yahoo.com/tech/science/articles/scientists-hit-quantum-computer-error-110000427.html

 

과학자들은 양자 컴퓨터 오류율을 0.000015%로 낮추었습니다.

이는 더 작고 빠른 기계를 만드는 데 도움이 되는 세계 기록적인 성과입니다.

 

* 양자 컴퓨터 quantum computer

양자 컴퓨터는 양자 역학의 원리를 이용하여 정보를 처리하는 계산 장치입니다. 기존의 컴퓨터와는 달리, 큐비트(qubit)라는 단위를 사용하여 정보를 저장하고 처리하며, 중첩 및 얽힘과 같은 양자 현상을 활용하여 복잡한 계산을 병렬로 수행할 수 있습니다.

 

과학자들은 지금까지 기록된 가장 낮은 양자 컴퓨팅 오류율을 달성했습니다. 이는 실용적이고 실용적인 규모의 양자 컴퓨터 로 나아가는 과정에서 발생하는 근본적인 과제를 해결하는 데 중요한 단계입니다 .

 

과학자들은 6월 12일 APS Physical Review Letters 저널에 발표한 연구에서 양자 오류율이 0.000015%임을 입증했는데, 이는 670만 번의 작업당 하나의 오류에 해당합니다.

 

이번 성과는 2014년 같은 팀이 달성했던 100만 건의 작업당 약 1건의 오류라는 기존 기록보다 정확도와 속도 면에서 거의 10배 향상된 것을 의미합니다 .

 

양자 연산에서 오류나 "노이즈"가 만연하면 양자 컴퓨터의 출력이 쓸모없게 될 수 있습니다.

 

이러한 잡음은 제어 방식의 결함(본질적으로 컴퓨터 아키텍처 및 알고리즘 문제)과 물리 법칙을 포함한 다양한 원인에서 비롯됩니다. 이러한 이유로 양자 오류 수정 에 상당한 노력이 기울여져 왔습니다 .

 

양자 상태의 자연스러운 붕괴(decoherence)나 계산 부분 공간에서 큐비트 상태가 새어 나가는 누출(leakage)과 같은 자연 법칙과 관련된 오류는 해당 법칙 내에서만 줄일 수 있지만, 연구팀은 컴퓨터 아키텍처와 제어 방식에서 발생하는 노이즈를 거의 0으로 줄임으로써 발전할 수 있었습니다.

 

관련: 과학자들이 20년 만에 '마법 상태' 혁신을 이루었습니다. 이것이 없다면 양자 컴퓨터는 결코 진정으로 유용할 수 없습니다.

 

옥스퍼드 대학교 물리학과 대학원생이자 이 연구의 공동 주저자인 몰리 스미스는 성명을 통해 "이 연구는 오류 발생 가능성을 대폭 줄임으로써 오류 수정에 필요한 인프라를 크게 줄여 미래의 양자 컴퓨터가 더 작고, 더 빠르고, 더 효율적이 될 수 있는 길을 열어줍니다." 라고 밝혔 습니다 . "큐비트의 정밀한 제어는 시계나 양자 센서와 같은 다른 양자 기술에도 유용할 것입니다."

 

Live Science

기록적으로 낮은 양자 컴퓨팅 오류율

연구팀의 실험에 사용된 양자 컴퓨터는 광자를 큐비트 (컴퓨터 비트의 양자적 대응물) 로 사용하는 보다 일반적인 아키텍처를 피하고 "갇힌 이온"으로 구성된 큐비트를 사용하는 맞춤형 플랫폼을 사용했습니다.

 

이 연구는 실온에서도 수행되었는데, 연구자들은 이를 통해 이 기술을 작동하는 양자 컴퓨터에 통합하는 데 필요한 설정이 간소화된다고 말했습니다.

 

대부분의 양자 시스템은 "양자점"에 의존하는 초전도 회로를 사용하거나 레이저(종종 "광학 핀셋"이라고 함)를 사용하여 큐비트로 작동할 단일 광자를 제자리에 고정하는 반면, 연구팀은 마이크로파를 사용하여 일련의 칼슘-43 이온을 제자리에 가두었습니다.

 

이 접근법을 통해 이온은 초미세 "원자 시계" 상태에 놓이게 됩니다. 연구에 따르면, 이 기술을 통해 연구진은 컴퓨터가 수행할 수 있는 "양자 연산"의 수와 유사한 "양자 게이트"를 더 많이 생성할 수 있었으며, 광자 기반 방법보다 더 높은 정밀도를 구현할 수 있었습니다.

 

연구진은 이온을 초미세 원자 시계 상태에 넣은 후, 마이크로파 제어 방식으로 인해 발생하는 진폭 및 주파수 드리프트를 정기적으로 보정하는 자동 제어 절차를 통해 이온을 보정했습니다.

 

다시 말해, 연구진은 이온을 포집하는 데 사용되는 마이크로파에서 발생하는 잡음을 감지하고 보정하는 알고리즘을 개발했습니다. 이 잡음을 제거함으로써 연구팀은 물리적으로 가능한 가장 낮은 오류율 또는 그에 가까운 수준으로 시스템을 사용하여 양자 연산을 수행할 수 있었습니다.

 

이 방법을 사용하면 대규모에서도 오류가 거의 없이 단일 게이트 연산(여러 큐비트가 필요한 게이트와 달리 단일 큐비트 게이트로 수행되는 연산)을 수행할 수 있는 양자 컴퓨터를 개발할 수 있습니다.

 

이를 통해 전반적으로 더 효율적인 양자 컴퓨터가 탄생할 수 있으며, 연구에 따르면 최첨단 단일 큐비트 게이트 오류와 알려진 모든 오류 출처의 분해가 가능해져 단일 게이트 작업 에서 발생하는 대부분의 오류를 설명할 수 있습니다 .

 

즉, 트랩된 이온 구조를 사용하여 양자 컴퓨터를 만드는 엔지니어와 이를 기반으로 실행되는 알고리즘을 만드는 개발자는 오류 수정이라는 단일 목적에 많은 큐비트를 할애할 필요가 없게 됩니다.

 

  

 

Scientists hit quantum computer error rate of 0.000015% — a world record achievement that could lead to smaller and faster machines

https://www.yahoo.com/tech/science/articles/scientists-hit-quantum-computer-error-110000427.html

 

https://youtu.be/ygmLboXVDzA

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