양자 시뮬레이션의 미래를 위한 로드맵
날짜:
2022년 7월 29일
원천:
스트래스클라이드 대학교
요약:
양자 시뮬레이션의 미래 방향을 위한 로드맵.
양자 시뮬레이션의 미래 방향에 대한 로드맵은 Strathclyde 대학에서 공동 저술한 논문에서 제시되었습니다.
양자 컴퓨터는 기존 또는 이진 컴퓨팅의 범위를 훨씬 능가하는 속도와 계산 능력을 갖춘 매우 강력한 장치입니다. 0과 1의 이진법 대신 0, 1 또는 둘 다 동시에 존재할 수 있는 중첩을 통해 작동합니다.
지속적으로 발전하는 양자 컴퓨팅의 발전은 인공적인 문제에 대해 고전적인 컴퓨터보다 우위를 점하는 지점에 도달했습니다. 그것은 광범위한 영역에서 미래의 응용을 가질 수 있습니다. 한 가지 유망한 문제 부류는 배터리, 산업 촉매 및 질소 고정을 위한 재료 개발과 같은 잠재적인 응용과 함께 양자 시스템의 시뮬레이션을 포함합니다.
Nature 에 발표된 이 논문 은 이 분야의 잠재력을 평가하는 데 도움이 되는 아날로그 및 디지털 플랫폼에서의 양자 시뮬레이션에 대한 단기 및 중기 가능성을 탐구합니다. Strathclyde, 막스 플랑크 양자 광학 연구소, 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학, 뮌헨 양자 과학 및 기술 센터, 인스부르크 대학, 오스트리아 아카데미 양자 광학 및 양자 정보 연구소의 연구원들이 공동 작성했습니다. 과학 및 Microsoft Corporation.
Strathclyde 물리학과의 Andrew Daley 교수는 이 논문의 주저자입니다. 그는 "최근 몇 년 동안 아날로그 및 디지털 양자 시뮬레이션에서 많은 흥미로운 진전이 있었고 양자 시뮬레이션은 양자 정보 처리에서 가장 유망한 분야 중 하나입니다. 알고리즘 개발 측면에서 이미 상당히 성숙했습니다. , 그리고 국제적으로 상당히 발전된 아날로그 양자 시뮬레이션 실험의 가용성.
"컴퓨팅 역사에서 고전적인 아날로그와 디지털 컴퓨팅은 반세기 이상 동안 공존했으며 디지털 컴퓨팅으로의 점진적인 전환과 함께 양자 시뮬레이션의 출현과 동일한 일이 일어날 것으로 예상합니다.
"이 기술 개발의 다음 단계로, 양자 장치가 기존의 슈퍼컴퓨터로는 다루기 힘든 실용적인 문제를 해결할 수 있는 시점인 '실제적 양자 이점'에 대해 논의하는 것이 이제 중요합니다.
"양자 컴퓨터의 가장 유망한 단기 응용 프로그램 중 많은 부분이 양자 시뮬레이션의 범주에 속합니다. 즉, 현대 재료 과학, 고에너지 물리학 및 양자 화학을 이해하는 것과 직접적으로 관련된 미세 입자의 양자 특성을 모델링합니다.
"양자 시뮬레이션은 더 유연하고 정밀한 내결함성 디지털 양자 컴퓨터에서 미래에 가능해야 하지만 특수 목적 아날로그 양자 시뮬레이터를 통해 특정 모델에 대해 오늘날에도 이미 수행할 수 있습니다. 이것은 연구와 유사한 방식으로 발생합니다. 풍동에서 또는 디지털 컴퓨터의 시뮬레이션을 통해 수행할 수 있는 공기 역학 공기 역학이 종종 큰 것을 이해하기 위해 더 작은 규모의 모델을 사용하는 반면, 아날로그 양자 시뮬레이터는 종종 더 작은 것을 이해하기 위해 더 큰 규모의 모델을 사용합니다.
"아날로그 양자 시뮬레이터는 이제 물리적 현상에 대한 정성적 시연 제공에서 고유한 문제에 대한 정량적 솔루션 제공으로 이동하고 있습니다. 가까운 장래에 특히 흥미로운 방법은 디지털 및 아날로그 기술을 혼성화하는 다양한 프로그래밍 가능한 양자 시뮬레이터의 개발입니다. 이것은 큰 의미가 있습니다. 매우 얽힌 상태를 생성하기 위해 기본 아날로그 작업을 사용하여 양쪽의 최고의 장점을 결합하기 때문에 잠재력이 있습니다."