요약:
기자는 2일 안후이성 양자컴퓨팅 칩 핵심 연구소에서 Origin Quantum이 중국 과학기술대학, 허페이 종합과학센터 인공지능연구소 및 기타 과학 연구팀과 함께 '오리지널 오공(Original Wukong)' 독립 초전도 양자컴퓨터에서 배럴 양자 랜덤 액세스 메모리(QRAM)용 '코히어런트 양자 라우팅 시스템'을 개발하는데 성공했다는 사실을 알게 됐다. 이는 데이터 센터를 위한 "빠른 길"을 설정하는 것과 동일하며 QRAM 확장이라는 업계 문제를 효과적으로 해결합니다. 관련 논문은 최근 국제 물리학 저널 'Physical Reviews X'에 게재됐다.
양자 컴퓨터를 '스마트 시티'에 비유한다면 양자 랜덤 액세스 메모리(QRAM)는 데이터가 저장되고 예약되는 '데이터 센터'입니다. QRAM은 양자 검색, 양자 기계 학습 등의 알고리즘을 구현하는 데 중요한 기능 모듈입니다. 핵심은 "양자 라우터"입니다. 주소 지침에 따라 대상 위치에 데이터를 정확하게 전달하는 역할을 담당합니다. 그러나 라우팅 네트워크의 규모가 증가함에 따라 기존 솔루션에서는 각 추가 노드에 대해 명령을 계층별로 분해하기 위해 많은 수의 표준 양자 게이트가 필요하므로 라인 깊이가 급격히 증가하고 오류가 누적되어 QRAM의 확장이 제한됩니다.
이러한 어려움을 해결하기 위해 연구팀은 보조 에너지 레벨을 기반으로 한 양자 라우터 구성 방식을 제안했습니다. "일관된 양자 라우팅 시스템"은 초전도 큐비트의 보조 에너지 수준을 사용하여 복잡하게 제어되는 스위칭 작업을 소수의 2비트 전이 게이트로 구성된 얕은 라인의 등가 구현으로 변환합니다. 이는 혼잡한 데이터 채널 위에 "빠른 도로"를 건설하여 데이터가 중복 노드를 우회하고 목적지에 직접 도달할 수 있도록 하여 라인 깊이를 크게 줄이고 오류를 줄이는 것과 같습니다. 연구원들은 실제로 테스트를 위해 "Original Wukong" 자율 초전도 양자 컴퓨터에 3개의 독립적인 양자 라우터와 2층 양자 라우팅 네트워크를 구축했습니다. 결과는 단일 양자 라우터의 정보 전송 효율이 98%에 달하고, 2계층 라우팅 네트워크의 전체 전송 효율도 93%에 달할 수 있음을 보여줍니다. 랜덤 액세스 테스트에서 단일 양자 라우터의 평균 충실도는 94.8%에 이르렀고, 2계층 라우팅 네트워크의 평균 충실도는 82.4%에 달했습니다. 데이터는 이 솔루션이 양자 주소에 의해 제어되는 일관되고 가역적인 라우팅을 달성할 수 있으며 대규모 네트워크로 확장될 가능성이 있음을 보여줍니다.
연구원들은 이번 혁신이 기존 초전도 하드웨어에 확장 가능한 QRAM을 구축할 수 있는 새로운 경로를 제공할 뿐만 아니라 우리나라의 양자 컴퓨팅 연구 개발이 단일 성능 최적화에서 실제 하드웨어의 복잡한 양자 기능 검증 단계로 이동했음을 의미한다고 말했습니다. 양자 장치 자체의 특성에 의존하면 운영 비용을 낮추고 효율성을 높일 수 있으며, 양자 칩과 회로의 공동 최적화를 위한 새로운 아이디어를 열 수 있습니다.
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