양자 컴퓨터에서 오류율을 줄이려면 때로는 많을수록 좋습니다. 즉, 더 많은 큐비트입니다.
양자 컴퓨터를 구성하는 양자 비트 또는 큐비트는 수정하지 않으면 계산을 쓸모없게 만들 수 있는 실수를 하기 쉽습니다. 이러한 오류율을 줄이기 위해 과학자들은 자체 오류를 수정할 수 있는 컴퓨터를 만드는 것을 목표로 합니다. 이러한 기계는 오류가 발생할 수 있는 여러 큐비트의 기능을 계산에 사용할 수 있는 “논리적 큐비트”라고 하는 하나의 개선된 큐비트로 결합합니다.
과학자들은 이제 양자 오류 수정의 핵심 이정표를 입증했습니다. 논리적 큐비트의 큐비트 수를 늘리면 오류 발생 가능성이 줄어들 수 있다고 Google의 연구원이 2월 22일 Nature에 보고했습니다.
미래의 양자 컴퓨터는 가장 강력한 기존 컴퓨터로도 불가능한 문제를 해결할 수 있습니다. 이러한 강력한 양자 기계를 구축하기 위해 연구자들은 오류 수정을 사용하여 오류율을 크게 줄여야 한다는 데 동의합니다. 과학자들은 이전에 소규모 양자 컴퓨터에서 간단한 오류를 감지하고 수정할 수 있음을 입증했지만 오류 수정은 아직 초기 단계에 있습니다.
구글 퀀텀 AI의 물리학자 줄리안 켈리는 뉴스에서 “새로운 발전은 연구원들이 완전히 오류가 수정된 양자 컴퓨터를 구축할 준비가 되었다는 것을 의미하지는 않지만 “오류 수정이 근본적으로 작동한다는 것이 실제로 가능하다는 것을 보여줍니다”라고 뉴스에서 말했습니다. 2월 21일 브리핑
논리적 큐비트는 정보를 여러 물리적 큐비트에 중복 저장합니다. 이러한 중복성을 통해 양자 컴퓨터는 실수가 발생했는지 확인하고 즉석에서 수정할 수 있습니다. 이상적으로는 논리적 큐비트가 클수록 오류율이 작아야 합니다. 그러나 원래 큐비트가 너무 결함이 있는 경우 더 많은 큐비트를 추가하면 해결되는 것보다 더 많은 문제가 발생합니다.
연구원들은 Google의 Sycamore 양자 칩을 사용하여 두 가지 크기의 논리적 큐비트를 연구했습니다. 하나는 17큐비트로 구성되고 다른 하나는 49큐비트로 구성됩니다. 연구원들은 장치를 구성하는 원래 물리적 큐비트의 성능을 꾸준히 개선한 후 여전히 빠져나가는 오류를 집계했습니다. 더 큰 논리적 큐빗은 약 3.0%의 더 작은 논리적 큐빗의 오류율에 비해 오류 수정 라운드당 약 2.9%로 더 낮은 오류율을 보였다.
이 작은 개선은 과학자들이 마침내 오류 수정이 규모를 확대하여 오류를 억제하기 시작할 수 있는 체제로 발걸음을 옮기고 있음을 시사합니다. 연구에 참여하지 않은 ETH Zurich의 물리학자 Andreas Wallraff는 “달성해야 할 주요 목표입니다.
그러나 그 결과는 과학자들이 규모를 확장함에 따라 오류 수정이 개선된다는 것을 보여주는 정점에 불과합니다. 양자 컴퓨터의 성능에 대한 컴퓨터 시뮬레이션은 논리 큐비트의 크기가 더 커지면 오류율이 실제로 더 나빠질 것이라고 제안합니다. 과학자들이 오류 수정의 이점을 실제로 활용하려면 원래 결함이 있는 큐비트를 추가로 개선해야 합니다.
그럼에도 불구하고 양자 계산의 이정표는 달성하기가 너무 어려워 장대 뛰기와 같은 취급을 받는다고 Wallraff는 말합니다. 당신은 바를 간신히 클리어하는 것을 목표로합니다.