현재까지의 양자 컴퓨팅의 성과와 나아갈 길

양자 컴퓨팅의 진척과 각 회사들의 성과

여기 물리적인 큐빗이 있습니다. 과학자들은 비트를 저장하고 일반 컴퓨터를 만들기 위해 트랜지스터와 작은 전기 스위치를 필요로 했습니다. 마찬가지로 양자 비트를 저장할 수 있는 하드웨어가 필요합니다. 양자 컴퓨터를 만드는 열쇠는 사람들이 실제로 통제할 수 있는 양자 시스템을 모형화하는 방법을 찾는 것입니다. 동전 던지기의 확률과 방향을 실제로 설정하는 것입니다. 이것은 레이저, 광자, 그리고 다른 시스템에 의해 갇힌 원자들로 이루어질 수 있습니다. 하지만 이 시점에서 양자 컴퓨터를 선보인 대부분의 업계 사람들은 초전도체(특수 조립식 전자제품)를 사용해 왔습니다. 그것들은 십 대의 마이크로칩처럼 보입니다. 이 마이크로칩들이 절대 영도 바로 위 온도로 냉각된 방 크기의 냉장고에 들어가는 것을 제외하곤 말입니다. "이러한 초전도 큐빗은 양자 컴퓨팅 작업을 수행하는 동안 오랫동안 양자 상태를 유지합니다."라고 버클리 캘리포니아 대학의 이르판 시디퀴피가 설명했습니다. 그는 다른 유형의 시스템은 양자 상태를 더 오래 유지할 수 있지만 더 느리게 유지된다고 말했습니다. 이러한 전자제품으로 만들어진 세 가지 종류의 큐빗이 있습니다. 그것들은 플럭스, 전하, 위상 쿼트라고 불립니다. 그 구조와 물리적 특성에 따라 다릅니다. 그들 모두는 일을 하기 위해 조셉슨 교차로라고 불리는 것에 의존합니다. 조셉슨 접합부는 초전도 와이어 사이에 놓인 아주 작은 비초전도 절연체 조각으로, 전자가 아무런 저항 없이 이동하고 더 큰 시스템에서 분명한 양자 효과를 보여주기 시작하는 장소입니다. 전선을 통해 전류를 조작하는 것은 물리학자들이 이 시스템에 큐비트를 설정할 수 있게 해 줍니다. 현재 이 시스템은 매우 취약합니다. 그들은 어떤 종류의 소음을 통해서도 고전적인 조각으로 떨어집니다. 또한 쿼빗이 추가될 때마다 복잡성이 가중됩니다. 오늘날 가장 큰 양자 컴퓨터는 20큐빗 미만입니다. 예외적으로 디 웨이브 컴퓨터는 2, 000큐빗입니다. 디 웨이브 컴퓨터는 나중에 자세히 살펴보도록 하겠습니다. 실제로 이러한 쿼트로 계산을 수행하는 것은 어려운 일일 수 있습니다. 일반 컴퓨터에는 오류 수정 또는 중복 기능이 내장되어 있으며, 이 중 하나에 장애가 발생할 경우 여러 비트가 동일한 기능을 수행합니다. 양자 컴퓨터가 이 작업을 수행하려면, 오류를 검사하기 위해 특별히 시스템에 추가 큐빗이 내장되어 있어야 합니다. 하지만 양자역학의 본질은 실제로 이러한 오류 수정을 고전적인 컴퓨터보다 더 어렵게 만듭니다. 실제로 2, 000큐빗의 물리적 쿼트가 동시에 작동해야 혼란에 대한 내성이 있는 신뢰할 수 있는 "오류 수정" 큐빗을 만들 수 있습니다. 하지만 점점 가까워지고 있어요. "2년 전에는 상상할 수 없었을 많은 건강한 발전이 있습니다."라고 워털루 대학의 양자 컴퓨팅 연구소의 교수인 데비 렁이 말했습니다. "양자 컴퓨터는 항상 오류가 있을 것입니다."라고 라포리스트는 말했습니다. 고맙게도 분자를 모델링할 때 같은 수준의 정확도가 필요하지 않다고 시디키는 말했습니다. 이것이 연구원들이 몇 쿼빗 시스템에서 이러한 유형의 시뮬레이션을 추진하는 이유입니다. 더 나은 쿼트 및 추가 연구로 인해 우리는 몇 개의 쿼트 비트 프로세서를 구축할 수 있는 한계점에 점점 더 가까워지고 있습니다. "이제 우리는 이론적 수요와 실험의 현실이 함께 모이는 접점에 와 있습니다, "라고 라포레스트 씨가 말했습니다. 누가 하는 거죠? 대학, 국립 연구소 및 IBM, 구글, 마이크로소프트 및 인텔과 같은 회사들은 일반 비트와 유사한 로직 회로에 큐 비트 설정을 추구하고 있으며, 지금까지 모두 20 큐비트 미만입니다. 기업들은 양자 컴퓨터를 클래식 컴퓨터로 동시에 시뮬레이션하고 있지만, 약 50큐빗이 한계로 간주되고 있습니다. IBM은 최근 56큐빗를 시뮬레이션했는데, 이것은 고전적인 컴퓨터에서 4.5TB의 메모리를 사용했습니다. 우리가 이야기한 회사마다 초전도 기계를 개발하는 방법이 조금씩 다릅니다. IBM의 슈터는 기즈모도가 장기적 접근 방식을 취하고 있다고 말했으며, 언젠가는 클래식 컴퓨터가 필요할 때 클라우드를 통해 의존하는 범용 양자 컴퓨터를 출시할 수 있기를 바란다고 말했습니다. 인텔은 10월에 출시한 17큐빗 프로세서로 이제 막 경쟁에 뛰어들었습니다. 마이크로소프트는 기즈모도에 소비자용 소프트웨어 제품군을 선보였고, 확장 가능한 하드웨어를 포함하는 양자 컴퓨팅에 대한 유사한 장기 목표를 설명했습니다. 올해 말 이전에 구글이 49~50큐빗으로 '양자 패권'을 달성할 양자컴퓨터를 출시할 것이라는 소문이 무성합니다. 양자 우위란 양자 컴퓨터가 항상 승리하는 하나의 알고리즘을 찾는 것을 의미하며, 고전적인 해결 방법을 찾을 수 없는 하나의 알고리즘을 찾는 것을 의미합니다. 하지만 이것은 하나의 이정표일 뿐입니다. "이것은 아마도 고안된 일이 될 것이고, 계급적으로 중요하지 않은 것일 것입니다, "라고 아론슨이 말했습니다. 그럼에도 그는 "그 시점에서 그것은 회의론자들에게, 그리고 그것이 파이프 드림이라고 계속 말해온 사람들에게 위험을 증가시킨다고 생각한다"라고 말했습니다. 다른 회사들은 양자 컴퓨팅에 대한 그들의 장기적인 목표에 동의하고 강조하였습니다. 경쟁사와 달리, 디웨이브는 오차를 수정하기 위해 쿼트를 필요로 하지 않습니다. 대신 알고리즘을 초당 여러 번 실행하여 오류 수정을 극복합니다. "무슨 문제가 생길 수도 있는 범용 기계입니까? 아니요, " 보 에왈드 디웨이브 사장은 기즈모도에게 말했다. "하지만 어쨌든 이러한 문제를 실행할 수 있는 컴퓨터는 없습니다." 이 시점에서 사람들은 디웨이브의 컴퓨터가 양자 컴퓨터라는 것에 동의하지만, 같은 문제에 대해 고전적인 컴퓨터보다 더 나은지 확신하지 못합니다. 하지만 에발드는 지금 사람들 앞에 양자 컴퓨터를 두고 싶어 했습니다. "오늘날 실제 양자 컴퓨팅을 시작하려면 이렇게 해야 합니다. 나사, 구글, 로스 알라모스 국제 연구소는 모두 모델이나 컴퓨터 공간을 구입했습니다."라고 에왈드는 말했습니다.