구글의 새로운 양자 컴퓨터: 양자 패권에 한걸음 더 가까이

요약

새로운 양자컴퓨팅에 대한 접근이 현재 상용되고 있는 두가지 주요 기법을 결합한다: 바로 디지털과 아날로그이다. 컴퓨터 과학자와 물리학자들로 구성된 한 팀이 디지털의 오류수정 능력과 아날로그 기술의 용이성을 함께 결합하는 장치를 만들어냈다.

아날로그인가 디지털인가?

그것은 컴퓨팅의 성배이다—가장 어려운 난관을 이겨내기 위해 필요한 모든 컴퓨터상의 능력으로 무장된 완전한 기능을 하는, 다목적의 양자컴퓨터.

고전적인 이진 컴퓨팅의 내재적인 무수히 많은 장애가 없기 때문에 양자컴퓨터는—다양한 계산을 수행하기위한 양자분야의 설명불가능한 양자수를 잡아 맨다—가상으로 우주를 만들어낼 능력을 마이크로칩에 부여한다.

구글 사람들에게 한번 물어보아라. 구글의 산타 바바라 연구 시설의 컴퓨터 과학자 팀과 스페인 빌바보에 있는 University of the Basque County의 물리학자들이 함께 다양한 과학분야의 일련의 문제들을 풀어내는 것을 완전히 다룰 수 있고 풀어내는 것이 가능한 양자장치의 원형을 만들어 냈기 때문이다.

그들의 장치는 양자 컴퓨터에 대한 두가지 주요 접근을 결합한다—바로 디지털과 아날로그이다. 디지털 방식은 질문내의 문제를 해결하기 위해 잘만들어진 특별한 배열에 다수의 큐빗("양자 비트" 고전의 1과 0에 해당하는 양자의 개념이다)을 함께 놓음으로써 컴퓨터의 디지털 회로를 제조하는 것과 관련되어 있다. 그것은 넓게 퍼져있고 중요한 기술이다. 특히 그것이 많은 수의 오류 수정 방법을 포함하기 때문에 중요하다.

단열 양자 컴퓨팅(AQC)라고 불리는 아날로그적 접근은 더 복잡하지만 쉽다—이것은 프로그램을 많은 수 의 큐빗에 프로그램을 인코딩하고  그들의 양자 상태들의 틀을 잡고 해답에 도달시키기 위해 그들의 상호작용을 조절하는 것과 관련이 있다. 이것은 디지털 방식만큼 효율적이지 않다—무작위적 노이즈가 계산에 영향을 미칠 수 있다—하지만 이것은 D-Wave 장치와 같은 최초의 상업적 양자컴퓨터를 만들어 냈다.

더 나은 양자컴퓨터를 만드는 것

구글과 스패인의 팀이 성취해낸 것은 AQC의 용이함과 디지털 방식의 오류 수정능력을 결합한 것이었다. 그들은 알루미늄 필름에서 9큐빗을 만들고 그것을 사파이어 표면에 쌓았다. 그리고 그 장치를 겨우 0.02K 밖에 안되는 온도까지 냉각시켰다. 그 금속은 효과적으로 초전도체가 되었다.

그리고 나서 정보는 초전도 큐빗에 프로그래밍 될 수 있었다.  그리고 연구자들은 큐빗을 주어진 문제에 대한 해결책을 나타내는 어떤 상태로 조절하기 위해서 "논리 게이트"를 사용하였다. 그 방법으로 디지털과 아날로그 세계의 최고의 것은 양자 계산을 수행하도록 되었다.

"오류 수정으로 우리의 접근은 원칙적으로 임의적으로 거대한 양자컴퓨터에 적용가능한 일반 목적 알고리즘이 됩니다." 구글 팀의 Alireza Shabani가 설명한다.

새로운 장치는 아직 원형일뿐이다. 하지만 이것은 엄청난 전망을 보여줍니다. 그리고 아마도 양자 빈산의 일각일지도 모른다. 양자 컴퓨팅의 전문가인 Daniel Lidar는 40-큐빗 장치가 몇 년안에 가능할 것이라고 믿는다.

"그 때가 되면 고전적 하드웨어에서 불가능한 양자역학의 시뮬레이션이 가능해질 겁니다. 그것은 '양자 패권'의 도래를 알릴 것입니다." 그가 말한다.