양자 컴퓨터는 오류 수정 혁신을 통해 중요한 단계를 밟습니다

양자 컴퓨터가 연구 호기심에서 실질적으로 유용한 장치로 발전하려면 연구자는 오류를 통제해야 합니다. Microsoft와 Quantinuum의 새로운 연구는 이제 이러한 방향으로 중요한 진전을 이루었습니다.

오늘날의 양자 컴퓨터 시끄러운 중간 규모 양자(NISQ) 시대에 굳건히 갇혀 있습니다. 기업들이 문자열 연결에 어느 정도 성공을 거둔 반면 많은 수의 큐비트가 함께, 양자 상태를 빠르게 저하시킬 수 있는 잡음에 매우 취약합니다. 이로 인해 실질적으로 유용할 만큼 충분한 단계로 계산을 수행하는 것이 불가능해집니다.

일부에서는 이러한 노이즈 장치가 여전히 실용화될 수 있다고 주장하지만, 기술의 잠재력을 최대한 실현하려면 양자 오류 수정 방식이 필수적이라는 데 합의가 이루어졌습니다. 그러나 큐비트의 양자 상태를 읽으면 큐비트가 붕괴되기 때문에 양자 컴퓨터에서는 오류 수정이 어렵습니다.

연구자들은 논리적 큐비트라고 알려진 것을 생성하기 위해 양자 정보의 각 비트를 여러 물리적 큐비트에 분산시키는 오류 수정 코드를 사용하여 이 문제를 해결하는 방법을 고안했습니다. 이는 중복성을 제공하고 논리적 큐비트의 정보에 영향을 주지 않고 물리적 큐비트의 오류를 감지하고 수정할 수 있게 해줍니다.

문제는 최근까지 각 논리적 큐비트를 생성하는 데 대략 1,000개의 물리적 큐비트가 필요할 수 있다고 가정했다는 것입니다. 오늘날의 가장 큰 양자 프로세서는 그 정도의 큐비트만을 갖고 있어 의미 있는 계산을 위해 충분한 논리적 큐비트를 생성하는 것이 여전히 먼 목표임을 시사합니다.

작년에 Harvard와 스타트업 QuEra의 연구원들이 48개의 논리적 큐비트 생성 단지 280개의 물리적인 것들로부터요. 이제 Microsoft와 Quantinuum 간의 협력은 논리적 큐비트를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 실제로 이를 사용하여 오류율을 800배로 억제하고 단일 오류 없이 14,000개 이상의 실험 루틴을 수행할 수 있음을 보여줌으로써 한 단계 더 발전했습니다.

Microsoft의 Krysta Svore는 “여기서 우리가 한 일은 소름이 돋습니다.”라고 말했습니다. 이야기 새로운 과학자. "우리는 오류 수정이 반복 가능하고 효과가 있으며 신뢰할 수 있다는 것을 보여주었습니다."

연구원들은 이온 트랩 기술을 사용하고 2큐비트에 불과한 상대적으로 작은 Quantinuum의 H32 양자 프로세서를 사용하여 작업하고 있었습니다. 그러나 Microsoft에서 개발한 오류 수정 코드를 적용하여 100,000번 실행마다 오류가 발생하는 XNUMX개의 논리 큐비트를 생성할 수 있었습니다.

가장 큰 성과 중 하나는 Microsoft 팀이 언급한 것입니다. 블로그 게시물, 논리 큐비트를 파괴하지 않고도 오류를 진단하고 수정할 수 있다는 사실이었습니다. 이는 큐비트의 상태인 Svore보다는 소음에 영향을 미치는 큐비트의 특성에 대한 정보를 읽을 수 있는 "능동 신드롬 추출"로 알려진 접근 방식 덕분입니다. 이야기 IEEE 스펙트럼.

그러나 오류 정정 방식은 유통기한이 있었어요. 연구자들이 논리적 큐비트에서 여러 작업을 수행한 후 오류 수정을 수행했을 때 두 번째 라운드에서는 오류율이 물리적 큐비트에서 발견된 오류율의 절반에 불과했고 세 번째 라운드에서는 통계적으로 유의미한 영향이 없다는 것을 발견했습니다.

그 결과도 인상적이지만 Microsoft 팀은 블로그 게시물에서 진정으로 강력한 양자 컴퓨터를 만들려면 100억 번의 작업마다 한 번만 오류를 발생시키는 논리적 큐비트가 필요하다고 지적합니다.

그럼에도 불구하고, 그 결과는 Quantinuum이 주장한 오류 수정 기능이 크게 향상되었음을 나타냅니다. 보도 자료 양자 컴퓨팅의 새로운 시대의 시작을 의미합니다. 이는 약간의 급상승일 수도 있지만, 내결함성 양자 컴퓨팅을 달성할 시기에 대한 사람들의 타임라인을 업데이트해야 할 수도 있음을 확실히 시사합니다.

이미지 신용 : Quantinuum H2 양자컴퓨터 / Quantinuum