스티브 브릴리 양자 컴퓨터가 사회에 완전히 유용하려면 먼저 포괄적인 오류 수정 기술을 구현해야 한다고 주장합니다.
“상업적으로 실행 가능한 응용 프로그램이 발견될 것이라는 설득력 있는 주장은 없습니다. 학생 결석으로 전화하지 마십시오 양자 오류 수정 코드와 내결함성 양자 컴퓨팅을 사용합니다.” Caltech 물리학자 John Preskill은 강연 중에 이렇게 말했습니다. 2023의 끝에서 캘리포니아에서 열린 Q2B23 회의에서. 간단히 말해서, 실용적인 양자 컴퓨터를 구축하려는 사람은 누구나 오류를 처리할 방법을 찾아야 합니다.
양자 컴퓨터는 점점 더 강력해지고 있지만 기본 구성 요소인 양자 비트 또는 큐비트는 오류가 발생하기 쉬우므로 광범위한 사용이 제한됩니다. 단순히 더 많고 더 나은 큐비트를 갖춘 양자 컴퓨터를 구축하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 양자 컴퓨팅 응용 프로그램의 잠재력을 최대한 활용하려면 본질적으로 불안정한 큐비트를 제어하고 초당 10억 번 이상 시스템 오류를 포괄적으로 수정할 수 있는 새로운 하드웨어 및 소프트웨어 도구가 필요합니다.
Preskill의 말은 본질적으로 소위 말하는 시대의 시작을 알렸습니다. 양자 오류 수정 (QEC) 시대. QEC 이는 새로운 아이디어가 아니며 기업들은 큐비트에 저장된 정보를 잡음으로 인한 오류와 결맞음으로부터 보호하기 위한 기술을 수년 동안 개발해 왔습니다. 그러나 새로운 점은 오늘날의 NISQ(Noise Intermediate Scale Device)가 기존 슈퍼컴퓨터보다 성능이 뛰어나고 현재 불가능한 애플리케이션을 실행할 수 있다는 생각을 포기한다는 것입니다.
물론, Preskill이 만든 용어인 NISQ는 내결함성을 향한 여정에서 중요한 디딤돌이었습니다. 그러나 양자 산업, 투자자 및 정부는 이제 오류 수정이 양자 컴퓨팅의 결정적인 과제라는 것을 깨달아야 합니다.
시간 문제
QEC는 이미 작년에만 전례 없는 진전을 보였습니다. 2023년에는 구글 17큐비트 시스템은 단일 오류에서 복구할 수 있고 49큐비트 시스템은 두 오류에서 복구할 수 있음을 입증했습니다(자연 614 676). 아마존 오류를 100번 억제하는 칩을 출시했습니다. IBM 과학자 10배 더 적은 큐비트로 작동하는 새로운 오류 수정 체계를 발견했습니다(arXiv : 2308.07915). 그러다가 연말에 하버드 대학교의 양자 스핀아웃 Quera가 역대 최대 규모의 양자 양자를 생산했습니다. 오류 수정 큐비트 .
신뢰할 수 없는 여러 물리적 큐비트를 하나 이상의 신뢰할 수 있는 "논리적" 큐비트로 바꾸는 디코딩은 핵심 QEC 기술입니다. 그 이유는 대규모 양자 컴퓨터가 오류 전파와 계산을 쓸모없게 만드는 것을 막기 위해 획득하는 즉시 디코딩해야 하는 테라바이트 규모의 데이터를 매초 생성하기 때문입니다. 충분히 빨리 디코딩하지 않으면 다음과 같은 문제에 직면하게 될 것입니다. 기하급수적으로 증가하는 데이터 백로그.
영국의 국가 양자 전략은 우리 모두가 믿을 수 있는 계획입니다.
제가 운영하는 회사인 Riverlane은 작년에 소개되었습니다. 세계에서 가장 강력한 양자 디코더. 우리 디코더는 이 백로그 문제를 해결하고 있지만 아직 문제가 남아 있습니다. 할 일이 더 많아. 이 회사는 현재 실험이 끝난 후가 아니라 측정 결과가 도착하자마자 연속적인 스트림을 처리할 수 있는 "스트리밍 디코더"를 개발하고 있습니다. 목표를 달성한 후에는 해야 할 일이 더 많습니다. 그리고 디코더는 QEC의 한 측면일 뿐입니다. 큐비트를 읽고 쓰기 위해서는 고정확도, 고속 "제어 시스템"도 필요합니다.
양자 컴퓨터가 계속 확장됨에 따라 이러한 디코더와 제어 시스템은 함께 작동하여 오류 없는 논리적 큐비트를 생성해야 하며, Riverlane은 2026년까지 적응형 또는 실시간 디코더를 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다. 오늘날의 기계는 수백 개의 오류 없는 작업만 수행할 수 있지만 향후 개발에서는 백만 개의 오류 없는 양자 작업(MegaQuOp이라고도 함)을 처리할 수 있는 양자 컴퓨터를 사용하여 작동할 것입니다.
Riverlane은 이러한 노력에 혼자가 아니며 다른 양자 회사는 현재 QEC를 우선시하고 있습니다. IBM은 이전에 QEC 기술을 연구한 적이 없으며 대신 더 많고 더 나은 큐비트에 중점을 두었습니다. 하지만 회사의 2033년 양자 로드맵 IBM은 촉매 분자의 작동을 시뮬레이션하는 등 유용한 계산이 가능한 1000큐비트 머신을 XNUMX년 안에 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다.
그 와중에 케라는 최근 로드맵을 공개했다. 이는 또한 QEC를 우선시하는 반면, 영국의 국가 양자 전략 2035년까지 2035조 개의 오류 없는 작업(TeraQuOps)을 실행할 수 있는 양자 컴퓨터를 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다. 다른 국가에서도 유사한 계획을 발표했으며 XNUMX년 목표가 달성 가능하다고 느껴지는데, 부분적으로는 양자 컴퓨팅 커뮤니티가 더 작고 점진적인 작업을 목표로 시작하고 있기 때문입니다. 마찬가지로 야심 찬 목표입니다.
양자 시장을 위한 현장 설정: 양자 비즈니스의 현재 위치와 전개 방식
영국의 국가 양자 전략에서 저를 정말 흥분시키는 것은 2028년까지 MegaQuOp 기계를 보유한다는 목표입니다. 다시 말하지만, 이것은 현실적인 목표입니다. 사실 저는 우리가 MegaQuOp 체제에 더 빨리 도달할 것이라고 주장하기도 합니다. Riverlane의 QEC 솔루션인 Deltaflow는 2026년까지 이러한 MegaQuOp 기계와 함께 작동할 준비가 될 것입니다. MegaQuOp 양자 컴퓨터를 구축하는 데 근본적으로 새로운 물리학이 필요하지 않으며 이러한 기계는 양자 오류를 더 잘 이해하고 프로파일링하는 데 도움이 될 것입니다.
이러한 오류를 이해하면 오류 수정을 시작하고 TeraQuOp 시스템을 진행할 수 있습니다. TeraQuOp는 또한 부동 목표이며, QEC와 다른 곳 모두의 개선으로 인해 2035 목표가 몇 년 더 일찍 전달될 수 있습니다.
양자 컴퓨터가 사회에 유용해지는 것은 시간 문제일 뿐입니다. 그리고 이제 우리는 양자 오류 수정에 초점을 맞춰 조율되었으므로 조만간 그 전환점에 도달하게 될 것입니다.
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- 출처: https://physicsworld.com/a/why-error-correction-is-quantum-computings-defining-challenge/
