양자 컴퓨터는 레고처럼 만들어질 것이다

이 아이디어에 따르면, 큐비트 블록은 마치 레고 조각을 조립하여 모양을 만드는 것처럼 "플러그 앤 플레이" 프로토콜이 있는 장치를 통해 과학자들에 의해 연결됩니다.

양자 컴퓨터는 양자 역학의 원리에 기반한 계산을 수행할 수 있으며, 특정 유형의 최적화 및 처리 작업에서는 기존 컴퓨터보다 성능이 뛰어날 것으로 예상됩니다.

지난 수십 년 동안 물리학자와 엔지니어들이 다양한 양자 컴퓨팅 시스템을 시연했지만, 계산 중에 발생하는 오류를 수정하면서 실제 문제를 해결할 수 있도록 이러한 시스템을 안정적으로 확장하는 것은 지금까지의 과제였습니다.

양자 컴퓨터 내에서 큐비트를 연결하는 것은 여전히 ​​문제로 남아 있다.

양자 컴퓨터를 단일 통합 장치로 구축하는 것은 매우 어려운 것으로 드러났습니다. 이러한 기계는 양자 정보의 기본 단위인 수백만 개의 큐비트를 조작하는 데 의존하지만, 그렇게 많은 큐비트를 하나의 시스템으로 조립하는 것은 매우 어려운 과제입니다.

작은 레고 블록을 조립하여 더 크고 복잡한 디자인을 형성하는 것처럼, 연구자들은 더 작지만 고품질의 모듈을 만든 다음 이를 연결하여 완전한 양자 시스템을 형성할 수 있습니다.

일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스 연구진은 최근 초전도 양자 프로세서의 내결함성, 확장성 및 재구성 가능한 확장을 가능하게 하는 새로운 모듈형 양자 아키텍처를 발표했습니다. 내결함성 확장은 양자 효과와 장기 양자 계산 수행에 필요한 조건을 유지하는 데 필수적입니다.

상호 연결 케이블 프로토콜은 큐비트 블록을 레고 블록처럼 연결합니다.

Nature Electronics 저널 에 게재된 논문에서 제시된 이 시스템은 독립적으로 작동할 수 있는 여러 모듈(즉, 초전도 큐비트 장치)로 구성되어 있으며 상호 연결을 통해 다른 모듈과 연결되어 더 큰 양자 네트워크를 형성합니다.

간단히 말해서, 이러한 연결을 통해 시스템의 각 큐비트는 일반 컴퓨터에 주변 장치를 추가하는 것처럼 "플러그 앤 플레이" 방식으로 연결되기만 하면 됩니다. 이러한 유형의 상호 연결 케이블은 시스템의 계산 오류를 1% 미만으로 줄이는 효과도 있습니다.

"이 연구의 출발점은 초전도 양자 컴퓨팅 분야에서 프로세서를 여러 개의 독립된 장치로 분할해야 한다는 현재의 이해, 즉 '모듈식 양자 컴퓨팅'이라고 불리는 접근 방식이 필요하다는 것입니다."라고 연구의 공동 저자인 볼프강 파프는 설명합니다.

최근 몇 년 동안 이는 대중적인 인식으로 자리 잡았으며, IBM과 같은 기업들도 이를 추구하고 있습니다. 이 연구를 통해 모듈형 접근 방식과 엔지니어링 친화적인 연결을 실현할 수 있을 것입니다.

본질적으로, Pfaff와 그의 동료들은 양자 정보가 양자 장치 간에 전송될 때 신호 저하나 전력 손실을 최소화하면서 양자 장치를 연결하는 전략을 고안하고 있습니다. 더 나아가, 그들은 장치들을 쉽게 연결, 분리 및 재구성할 수 있기를 원합니다.

"간단히 말해서, 우리 방법은 버스 공진기라고 불리는 고품질 초전도 동축 케이블을 사용하는 것입니다."라고 Pfaff는 설명합니다.

이들은 맞춤형 커넥터를 통해 용량성 큐비트를 케이블에 연결하고, 케이블을 큐비트에 매우 가깝게(1mm 미만의 정밀도) 배치한 다음, 동일한 케이블에 연결된 경우 여러 개의 큐비트를 배치합니다.

연구진이 모듈식 양자 네트워크를 만드는 새로운 접근 방식은 양자 시스템을 확장하는 기존 접근 방식에 비해 상당한 이점이 있습니다.

초기 테스트에서 연구팀은 이 방법을 사용하면 초전도체 기반 양자 소자를 안전하게 연결하고 나중에 분리할 때 양자 게이트에서 심각한 신호 손실을 일으키지 않고도 손상시키지 않는다는 것을 발견했습니다.

Pfaff는 "저희의 접근 방식을 사용하면 재구성 가능한 양자 시스템을 처음부터 구축할 수 있는 기회가 있다고 생각합니다. 예를 들어 시간이 지남에 따라 양자 장치 네트워크에 더 많은 프로세서 모듈을 '플러그'할 수 있는 옵션이 있습니다."라고 덧붙였습니다.

"현재 연결 요소의 수를 늘려 네트워크 규모를 확대할 수 있는지 설계를 진행하고 있습니다. 또한 시스템 손실을 더 잘 보상하고 양자 오류 수정과 호환되는 아키텍처를 구축하는 방법도 모색하고 있습니다."

양자 컴퓨터에 대해 알아보세요.

Scitech Daily 출처 링크 보기

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https://scitechdaily.com/과학자들이 레고처럼 조립하는 양자 컴퓨터를 만든다/

출처: https://khoahocdoisong.vn/may-tinh-luong-tu-se-duoc-xay-dung-nhu-lap-ghep-lego-post2149050243.html