미국 국방고등연구계획국(DARPA)의 프로그램이 양자 컴퓨팅 분야에서 획기적인 발전을 이루었다고 주장합니다. ONISQ(Optimization of Noisy Intermediate Quantum Devices) 프로젝트는 논리 양자 비트(qubit)를 사용하여 세계 최초의 양자 회로를 만들었습니다.
양자 컴퓨팅은 겉보기에 마술적이거나 말도 안되는 개념을 기반으로 하며 컴퓨터에 대한 우리의 이해를 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 양자 컴퓨팅은 양자 효과와 상대적으로 복잡한 수학적 지식을 활용하여 정보 처리 속도를 기존 컴퓨팅보다 몇 배나 높이고 인공 지능, 생화학, 암호화 및 기타 분야의 발전을 촉진할 수 있습니다.
이것은 모두 매우 인상적이지만 실험 단계를 넘어 양자 컴퓨팅을 얻는 것이 상당히 어려운 것으로 입증되었기 때문에 그 과정에서 비틀거렸습니다. 그 이유 중 하나는 양자 컴퓨팅의 오류율이 매우 높다는 점입니다. 이는 양자 컴퓨팅의 원리가 기존 컴퓨팅의 1과 0 이진법과 달리 무언가가 1, 0 또는 동시에 1과 0이 될 수 있다는 사실에 기반을 두고 있기 때문에 놀라운 일이 아닙니다.
비결은 이러한 오류가 발생하기 쉬우거나 "시끄러운" 프로세서를 기존 시스템과 결합하여 보다 실용적으로 만드는 방법을 찾는 것입니다. DARPA의 경우 여기에는 양자 알고리즘처럼 작동하고 2상태 양자 시스템처럼 작동하는 물리적 구성 요소인 Rydberg 큐비트를 기반으로 하는 상위 수준 추상화인 논리적 큐비트를 개발하여 국방 및 산업에서 발생하는 최적화 문제를 해결하는 데 중점을 두는 것이 포함됩니다.
DARPA 국방 과학국 ONISQ 프로그램 관리자인 Mukund Vengalattore 박사는 "Rydberg 큐비트는 속성이 균일하다는 장점이 있습니다. 즉, 각 큐비트가 다음 큐비트와 구별되지 않게 동작한다는 의미입니다."라고 말했습니다. "각 큐비트가 고유하여 상호 교환이 불가능한 초전도 큐비트와 같은 다른 플랫폼의 경우에는 그렇지 않습니다."
"Rydberg 큐비트의 동질성은 빠른 크기 조정이 가능하고 양자 회로의 레이저에 의해 쉽게 조작 및 이동할 수 있습니다. 이는 큐비트 작업을 순차적으로 연결하여 칩 전체에 오류를 전파함으로써 오류가 발생하기 쉬운 현재 접근 방식을 극복합니다. 이제 더 이상 순차적으로 제한되지 않는 양자 칩에서 큐비트의 동적 재구성을 상상할 수 있습니다. 양자 회로 실행. 이제 레이저 핀셋을 사용하여 전체 컬렉션을 가져올 수 있습니다. "동적으로 재구성 가능하고 이동 가능한 Redburg 논리 큐비트는 확장 가능한 양자 컴퓨팅 프로세서를 설계하고 구축하기 위한 완전히 새로운 개념과 패러다임을 열어줍니다."
현재 DARPA는 48개의 논리적 큐비트를 연결했지만 실제 양자 컴퓨터에 필요한 복잡성 수준을 달성하려면 더 많은 큐비트가 필요합니다. 그러나 이는 원래 내결함성 양자 컴퓨터에 필요하다고 상상했던 수백만 큐비트보다 훨씬 적습니다.
DARPA 기술 고문인 Guido Zuccarello 박사는 "3년 전 ONISQ 프로그램 시작 시 누군가가 Rydberg(매우 높은 주양자수를 갖는 하나 이상의 전자를 가진 여기 원자) 중성 원자가 논리적 큐비트 역할을 할 수 있다고 예측했다면 아무도 믿지 않았을 것"이라고 말했습니다.
이는 덜 연구된 큐비트와 더 많이 연구된 이온 및 초전도 회로의 잠재력에 베팅하는 DARPA의 방식입니다. 탐색 프로그램인 ONISQ는 연구자들이 최적화 초점을 넘어 독특하고 새로운 응용 프로그램을 탐색할 수 있는 범위를 제공합니다. 따라서 하버드가 이끄는 팀은 이러한 레드버그 큐비트의 잠재력을 더 많이 활용하고 이를 논리적 큐비트로 변환할 수 있었으며 이는 매우 중요한 발견입니다.