최근에 물리적 검토 연구 논문, 여러 연구소의 과학자 대만 양자물리학의 중요한 과제인 대규모 양자 시스템의 시뮬레이션을 해결하려고 했습니다. 연구진은 다음 사항에 중점을 두었습니다. 단기간에 양자 장치 또는 개발 단계에 있는 현재 세대의 양자 컴퓨터는 상대적으로 적은 수의 큐비트(클래식 비트의 양자 등가물)와 작동 시 오류 및 잡음이 존재하는 것이 특징입니다.
더 많은 구성 요소가 추가됨에 따라 양자 시스템의 힐베르트 공간(과학자들이 양자 시스템의 상태와 동작을 포괄적으로 설명하고 분석할 수 있는 수학적 프레임워크)이 기하급수적으로 증가하기 때문에 양자 물리학을 시뮬레이션하는 것은 매우 어렵습니다. 이러한 성장에는 기존 컴퓨터의 성능을 뛰어넘는 막대한 컴퓨팅 리소스가 필요합니다. 전통적으로, 제어하기 어려운 시스템의 해밀턴, 즉 총 에너지가 잘 제어되는 양자 시스템에 매핑되는 아날로그 양자 시뮬레이션(AQS)이 사용되었습니다. 성공하더라도 이러한 AQS 구현에는 정교하고 접근하기 어려운 양자 실험 플랫폼이 필요한 경우가 많습니다.
양자 시뮬레이션을 위한 양자 컴퓨팅 플랫폼
프로그래머블의 등장 양자 컴퓨팅 온라인 인터페이스를 통해 액세스할 수 있는 플랫폼은 양자 역학에 대한 대중 참여와 이론적 실험을 위한 새로운 길을 열었습니다. 이러한 플랫폼은 기본적인 양자 원리를 성공적으로 입증했지만 심각한 소음 및 연결 문제로 어려움을 겪고 있습니다. 이는 특히 시끄러운 중간 규모 양자에서 단기 양자 컴퓨터의 경우 이러한 플랫폼에서 대규모 재료를 시뮬레이션하는 것을 어렵게 만듭니다.니스큐) 시대.
본 연구에서 연구원들은 단기 양자 장치에 맞춰진 대안적인 AQS 접근 방식을 제안합니다. 이 방법은 양자 장치의 기능을 기반으로 시뮬레이션을 여러 그룹으로 적응적으로 분할하여 성능 제한을 극복합니다. 이 접근 방식은 전자 스핀의 자유 유도 붕괴(FID)를 시뮬레이션하여 시연됩니다. 이 과정은 자기장에서 회전하는 전자의 신호가 초기 펄스가 발생한 후 스핀 간의 동기화 손실로 인해 시간이 지남에 따라 점차 감소하거나 "감쇠"되는 과정입니다. 수많은 핵과 결합된 시스템인 NV 센터라고 불리는 다이아몬드 내의 특수 환경에서 균일한 상태를 방해했습니다. 핵 스핀 분극에 의해 유도된 비고전성을 조사하는 이 시뮬레이션은 다음을 사용하여 수행되었습니다. IBM 양자 컴퓨터 및 시뮬레이터.
이 방법을 사용하면 시끄러운 양자 컴퓨터에서 대규모 재료를 시뮬레이션할 수 있으며 다음과 같은 기존 시뮬레이션 방법에서 일반적으로 발생하는 오류 없이 수행됩니다. 족보화. 또한 연구원들은 큐비트 누화로 인한 비고전적 잡음을 해결하기 위해 접근 방식을 적용하여 이러한 일반적인 오류 원인을 완화하는 방법을 제안했습니다.
이 연구는 단기 양자 컴퓨터에서 대규모 재료를 시뮬레이션하기 위한 유연하고 오류 방지 방법을 제공합니다. 이는 현재 양자 기술의 기능을 활용하고 양자 물리학에 대한 새로운 탐구와 이해의 문을 여는 데 있어 중요한 진전을 나타냅니다. 이 접근 방식은 복잡한 양자 시스템의 보다 정확하고 실행 가능한 시뮬레이션을 가능하게 함으로써 양자 컴퓨팅 산업에 큰 영향을 미칠 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
Kenna Hughes-Castleberry는 Inside Quantum Technology의 전속 작가이자 JILA(콜로라도 대학 볼더 대학과 NIST 간의 파트너십)의 과학 커뮤니케이터입니다. 그녀의 글쓰기 분야에는 딥 테크, 양자 컴퓨팅 및 AI가 포함됩니다. 그녀의 작품은 Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica 등에 소개되었습니다.
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- 출처: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-dive-into-quantum-simulation-on-near-term-quantum-devices/
