새로운 양자 기계로 실제 과학을 발견하다

일반적인 양자컴퓨터가 되기 위한 기준

양자 우위 또는 양자 우위라고 불리는 대중 의식 주위에 떠 다니는 모호한 개념이 있습니다. 요즘 누군가는 일반 컴퓨터가 할 수없는 복잡한 문제를 해결할 수있는 양자 컴퓨터를 만들었다 고 대담하게 선언 할 것입니다.즉, 양자 우월성은 아마도 단일 사건이 아닐 것입니다. 훨씬 더 난해한 문제를 해결하는 특수 양자 컴퓨터에서 시작하여 점점 더 중요한 문제로 진행되는 느린 프로세스 일 가능성이 높습니다. 공식적으로 "양자 우월"을 선전하는 것은 아니지만 두 과학자 팀은 양자 시뮬레이터 (매우 전문화 된 과학적 목적을 가진 첨단 양자 컴퓨터)가 몇 가지 실제 과학적 발견을했다고 발표했습니다. 하버드의 물리학 교수 인 미하일 루킨은 기즈모도에 “어떤면에서 우리는 이미 양자 우월 체제에 들어갔다. "우리가 작업에서보고하는 것은 실제로 양자 기계로 만든 최초의 발견 중 하나입니다."라고 말했습니다.간단히 양자 컴퓨팅이 무엇인가에 설명하자면 그들은 결코 당신의 책상에 앉지 않을 것이고, 절대로 당신의 주머니에 들어 가지 않을 것입니다. 오늘날 그들은 깨지기 쉬우 며 절대 영도에 가까운 온도에서 보관해야합니다. 퀀텀 컴퓨터는 우리 모두에게 익숙한 데스크탑 PC와는 다릅니다. 완전히 새로운 종류의 컴퓨터로 계산이 매우 복잡하고 흑백에서 풀 컬러 스펙트럼으로 업그레이드하는 것과 같습니다. 일반적으로 컴퓨터는 온-오프 스위치와 같은 두 가지 가능한 옵션으로 엄청난 수의 비트, 물리적 시스템을 조작하여 문제를 해결하는 기계입니다. 큐 비트는 계산을 수행하는 동안 스위치가 일정 확률로 켜져 있거나 꺼져있는 것과 같습니다. 동시에 켜져 있고 꺼져 있습니다. 그 스위치 (또는 큐 비트)는 사용자가 한번 보면 고정 된 값을 취합니다. 양자 컴퓨터는 스위치에 확률을 부여한 다음 스위치를 서로 연결하는 것과 같이 서로 대화하도록하여 문제를 해결합니다. 이러한 스위치를 표현하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 두 가지 가능한 상태로 양자 역학 규칙을 준수하는 작은 시스템 만 있으면됩니다. IBM 및 구글과 같은 회사는 특수 제작 된 초저온 초전도 전자 시스템을 추구하고 있습니다. 이 두 팀은 대신 레이저 시스템으로 원자를 가두 었습니다. 그들은 레이저를 사용하여 원자에 특정 속성을 할당 한 다음 시스템이 시간이 지남에 따라 변경되어 문제를 시뮬레이션 할 수 있습니다. (A)에있어서, 각각의 트랩 원자 큐 비트이며,이 경우, 메릴랜드 이상의 팀 53 큐빗과 다른 시스템을 생성합니다. 하버드, MIT의 다른 및 칼텍 51 큐빗과 다른 물리적 원리에 기초를 생성 쌍의 오늘 네이쳐지에 발표 된 논문에 따릅니다. 두 시스템 모두 갇힌 원자를 사용하지만 각각 두 개의 잠재적 큐 비트 상태를 나타내는 방식은 다릅니다. 하버드, MIT, 칼테크 기계에서 첫 번째 상태는 전자가 중심 인 핵에 가까운 원자이고 두 번째 상태는 전자가 매우 멀리있는 원자입니다. 메릴랜드는 이온 (전자가없는 원자), 스핀 (방정식이 실제 회전하는 것과 매우 유사한 고유 한 속성) 및 레이저가 제공하는 추가 힘에 의존합니다.이들은 언젠가 암호를 암호화하는 데 사용되는 메커니즘을 깨뜨릴 수 있다고 생각하는 일반적인 양자 컴퓨터가 아닙니다. 그들은 매우 특정한 기능을 가진 매우 특정한 양자 시뮬레이터입니다. 메릴랜드 대학의 물리학 교수 인 크리스토퍼 몬로에는 “이것들은 우리가 해결 한 난해한 문제들입니다."라고 말했으며 또한,“우리의 경우 우리는 자기 장난감 모델의 위상 다이어그램 [입력에 따라 시스템의 속성이 어떻게 변하는 지]을 매핑했습니다.”라고 말했습니다. 루킨의 팀은 특정 종류의 원자 시스템을 통해 열이 확산되는 방식을 모델링했습니다. "당시 우리가 관찰 한 것은 전혀 예상치 못한 일이었습니다."라고 그는 말했습니다. 51 및 53 큐 비트는 이러한 유형의 시스템에서 확실히 선두입니다. 이러한 갇힌 원자 시스템은 IBM과 구글이 작업하는 종류의 양자 컴퓨터보다 오랫동안 일관성을 유지합니다. 즉, 큐 비트가 일반 비트로 붕괴되는 데 더 오래 걸립니다. 그러나 양자 컴퓨터가 얼마나 좋은지 논의 할 때, 얼마나 쉽게 확장 할 수 있는지, 큐 비트에 대한 제어력이 얼마나되는지, 그리고 그들이 말하는 다른 큐 비트를 포함하는 다른 요소가 있습니다. 모든 연구자들은 이러한 모든 측면을 개선하고자합니다. 그럼에도 불구하고 이 발표는 여전히 몇 가지 측면에서 큰 문제가 있습니다. 캐나다 워털루 대학의 양자 컴퓨팅 연구소의 크리스틴 뮤시크은“양자 기술 개발, 특히 양자 시뮬레이션에서 중요한 단계입니다."라고 말했으며 또 한 "이 두 실험은 큐 비트 수가 상당히 많고 동시에이를 꽤 잘 제어 할 수있는 성과를 보여줍니다."라고 했습니다. 보다 일반적인 양자 컴퓨터가 등장하려면 시간이 오래 걸립니다. 일관성 시간이 짧기 때문에 계산에 사용되는 종류 인 오류에 대한 저항력이있는 단일 큐 비트를 나타내려면 수천 개의 물리적 큐 비트가 필요할 수 있습니다. 현재 이러한 컴퓨터는 물리적 시뮬레이션 및 최적화 문제에 가장 적합하다고 루킨은 설명합니다. 궁극적으로 몬로애 (론큐라는 신생 기업을 공동 설립 한 사람)는 구글과 IBM과 같은 회사가 이러한 갇힌 원자 시스템을 간과하고 있다고 생각합니다. 그러나 그는 여러 종류의 물리적 양자 컴퓨터를위한 공간이있을 것이라고 생각합니다. "CD, 마그네틱 하드 드라이브 및 테이프를위한 공간이 있습니다."라고 그는 말했습니다.“양자 컴퓨팅에서도 같은 일이 일어날 것이라고 생각합니다." 라고도 말했습니다.