새로운 형태의 범용 양자 컴퓨터 패리티 양자 컴퓨터를 사용하면 복잡한 알고리즘을 더 쉽게 구현할 수 있습니다. 날짜: 2022년 10월 28일 원천: 인스부르크 대학교 요약: 양자 기계의 컴퓨팅 능력은 현재 여전히 매우 낮습니다. 증가시키는 것은 여전히 주요 과제로 입증되고 있습니다. 이제 물리학자들은 이러한 한계를 극복하고 곧 차세대 양자 컴퓨터의 기초가 될 수 있는 범용 양자 컴퓨터를 위한 새로운 아키텍처를 제시합니다.
양자 기계의 컴퓨팅 능력은 현재 여전히 매우 낮습니다. 증가시키는 것은 여전히 주요 과제로 입증되고 있습니다. 이제 물리학자들은 이러한 한계를 극복하고 곧 차세대 양자 컴퓨터의 기초가 될 수 있는 범용 양자 컴퓨터를 위한 새로운 아키텍처를 제시합니다.
양자 컴퓨터에서 양자 비트(큐비트)는 컴퓨팅 장치와 메모리 역할을 동시에 수행합니다. 양자 정보는 복사할 수 없기 때문에 고전 컴퓨터처럼 메모리에 저장할 수 없습니다. 이러한 제한으로 인해 양자 컴퓨터의 모든 큐비트는 서로 상호 작용할 수 있어야 합니다. 이것은 현재 여전히 강력한 양자 컴퓨터를 구축하기 위한 주요 과제입니다. 2015년에 이론 물리학자 Wolfgang Lechner는 Philipp Hauke 및 Peter Zoller와 함께 이 어려움을 해결하고 저자의 이름을 따서 현재 LHZ 아키텍처로 명명된 양자 컴퓨터를 위한 새로운 아키텍처를 제안했습니다.
"이 아키텍처는 원래 최적화 문제를 위해 설계되었습니다."라고 오스트리아 인스부르크 대학 이론 물리학과의 Wolfgang Lechner는 회상합니다. "이 과정에서 우리는 이러한 최적화 문제를 가능한 한 효율적으로 해결하기 위해 아키텍처를 최소한으로 줄였습니다." 이 아키텍처의 물리적 큐비트는 개별 비트를 나타내지 않고 비트 간의 상대적 조정을 인코딩합니다. "이는 모든 큐비트가 더 이상 서로 상호 작용할 필요가 없다는 것을 의미합니다"라고 Wolfgang Lechner는 설명합니다. 그의 팀과 함께 그는 이제 이 패리티 개념이 범용 양자 컴퓨터에도 적합하다는 것을 보여주었습니다.
복잡한 작업 단순화
패리티 컴퓨터는 단일 큐비트에서 두 개 이상의 큐비트 간에 작업을 수행할 수 있습니다. Wolfgang Lechner 팀의 Michael Fellner는 "기존 양자 컴퓨터는 이미 이러한 작업을 소규모로 잘 구현하고 있습니다. "그러나 큐비트의 수가 증가함에 따라 이러한 게이트 작업을 구현하는 것이 점점 더 복잡해집니다." Physical Review Letters 및 Physical Review A의 두 간행물에서, 인스브루크 과학자들은 이제 패리티 컴퓨터가 훨씬 적은 계산 단계로 훨씬 더 빠른 속도로 많은 양자 알고리즘의 기본 빌딩 블록인 양자 푸리에 변환을 수행할 수 있음을 보여줍니다. "우리 아키텍처의 높은 병렬성은 예를 들어 인수 분해를 위한 잘 알려진 Shor 알고리즘이 매우 효율적으로 실행될 수 있음을 의미합니다."라고 Fellner는 설명합니다.
2단계 오류 수정
새로운 개념은 또한 하드웨어 효율적인 오류 수정을 제공합니다. 양자 시스템은 교란에 매우 민감하기 때문에 양자 컴퓨터는 오류를 지속적으로 수정해야 합니다. 양자 정보를 보호하는 데 상당한 자원이 투입되어야 하며, 이는 필요한 큐비트 수를 크게 증가시킵니다. 인스부르크 연구팀의 일원인 Anette Messinger와 Kilian Ender는 "우리 모델은 2단계 오류 수정으로 작동하며 한 가지 유형의 오류(비트 플립 오류 또는 위상 오류)는 사용된 하드웨어에 의해 방지됩니다."라고 말했습니다. 다양한 플랫폼에서 이에 대한 초기 실험적 접근 방식이 이미 있습니다. "다른 유형의 오류는 소프트웨어를 통해 감지하고 수정할 수 있습니다."라고 Messinger와 Ender는 말합니다. 이를 통해 관리 가능한 노력으로 차세대 범용 양자 컴퓨터를 실현할 수 있습니다.