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Jul 22, 2023

물리학자들은 양자 컴퓨터에 대한 일련의 품질 관리 테스트를 개발합니다.

2023년 8월 29일 이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

2023년 8월 29일

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

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교정하다

작성자: Japhet Johnstone, 베를린 자유대학교

양자 기술, 특히 양자 컴퓨터는 미래 기술 발전을 형성할 잠재력을 가지고 있습니다. 과학자들은 양자 컴퓨터가 가장 빠른 슈퍼컴퓨터도 아직 처리할 수 없는 문제를 해결하는 데 도움이 될 것이라고 믿습니다. 미국, 중국 등 대형 국제 IT 기업과 국가에서는 이 기술 개발에 상당한 투자를 해왔습니다. 하지만 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터, 노트북, 스마트폰과는 다른 물리 법칙을 기반으로 하기 때문에 오작동에 더 취약합니다.

베를린 자유대학교(Freie Universität Berlin)의 물리학자인 Jens Eisert 교수가 이끄는 학제간 연구팀이 양자 컴퓨터의 품질을 테스트하는 방법을 찾았습니다. 이 주제에 대한 그들의 연구는 최근 과학 저널 Nature Communications에 게재되었습니다. 이러한 과학적 품질 관리 테스트에는 물리학, 컴퓨터 과학, 수학의 방법이 통합되어 있습니다.

베를린 자유대학교(Freie Universität Berlin)의 양자 물리학자이자 이번 연구의 저자인 Jens Eisert 교수가 연구 이면의 과학을 설명합니다. "양자 컴퓨터는 개별 원자나 이온이 계산 단위로 사용되거나 달리 말하면 제어되는 아주 작은 물리적 시스템으로 사용되는 양자역학 물리학 법칙을 기반으로 작동합니다. 이러한 미래 컴퓨터의 놀라운 점은 다음과 같습니다. 이 수준에서 자연은 우리의 일상적인 세계 경험, 그리고 우리가 그것을 알고 인식하는 방식과 근본적으로 다르게 기능합니다."

그러나 양자 컴퓨터에는 한 가지 큰 약점이 있습니다. "간섭 소스에 대해 매우 민감합니다. 양자 컴퓨터가 환경으로부터 충분히 보호되지 않으면 계산 능력을 담당하는 속성이 사라집니다. '양자 이점' 우리는 그것들을 소멸시키는 경향이 있다고 부릅니다. 즉, 그것은 작동하지 않을 것입니다."라고 그는 덧붙였습니다.

이 수수께끼는 연구자들에게 중요한 질문을 제기합니다. 양자 회로가 제대로 작동했는지 여부를 어떻게 알 수 있습니까? 차량이 주행하기에 적합하고 안전하다는 것을 증명하는 테스트와 마찬가지로 양자 회로의 품질을 테스트하는 프로세스가 필요합니다. "이러한 방법이 없으면 양자 컴퓨팅을 통해 결과를 얻을 수 있지만 실제로 얼마나 신뢰할 수 있는지는 알 수 없습니다."라고 Eisert는 말합니다.

Freie Universität Berlin, Helmholtz-Zentrum Berlin, Heinrich Hertz Institute, 암스테르담의 QuSoft, 아부다비의 양자 연구 센터, 코펜하겐의 QMath 및 뮌헨 기술 대학의 구성원으로 구성된 학제간 연구팀이 이제 테스트 방법을 찾았습니다. 양자 컴퓨터의 품질. "이 방법은 놀랍도록 간단합니다. 무작위 회로를 구현한 다음 측정 결과를 양자 정보의 기본 단위라고 부르는 '양자 비트' 또는 '큐비트'로 출력합니다."라고 Eisert는 설명합니다.

이러한 데이터는 예를 들어 양자 게이트가 얼마나 잘 작동하는지, 간섭 요인이 있는지 또는 특정 부품이 의도하지 않게 서로 상호 작용하는지 여부를 알아내는 데 사용할 수 있는 다양한 진단 정보를 제공합니다.

"정비 점검을 위해 자동차를 보내는 비유를 고수한다면, 이는 몇 번의 빠른 동작으로 천을 사용하여 자동차 외부를 무작위로 여러 번 살펴보는 동시에 엔진이 작동하는지 확인하는 것과 같습니다. 앞유리 와이퍼에 워셔액이 있는지, 브레이크가 제대로 조정되었는지 여부 등 모든 프로세스가 동일한 측정으로 통합되므로 전체 진단 범위가 실제로 한 번에 수행된다는 의미입니다."라고 Eisert는 말합니다.