양자 계산을 더 효율적으로 만드는 알고리즘 개발

양자 컴퓨팅은 매우 복잡한 문제를 해결할 수 있는 가장 강력한 도구 중 하나로, 클래식 컴퓨터로 처리할 수 없는 많은 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 가장 강력한 양자 컴퓨터를 구축하기 위해서는 효율성이提高되어야 합니다.

서섹스 대학교의 양자 물리학자들은 이 효율성 문제를 해결하고 있습니다. 그들은 현재 개발 중인 양자 컴퓨터의 계산 속도를 높일 수 있는 새로운 알고리즘을 만들었습니다. 이 알고리즘은 양자 컴퓨터에서 이온을 이동하는 새로운 방법을 제공하여 계산의 효율성을 높입니다.

‘라우팅 알고리즘’은 “Efficient Qubit Routing for a Globally Connected Trapped Ion Quantum Computer”라는 연구 논문에 자세히 설명되어 있으며, Advanced Quantum Technologies 저널에 발표되었습니다.

팀은 Winfried Hensinger 교수와 Mark Webber, Steven Haerbert 박사, Sebastian Weidt 박사가 포함되어 있습니다.

Hensinger와 Webber는 최근에 Universal Quantum이라는 회사를 설립했습니다. 이 회사는 최초의 대규모 양자 컴퓨터를 구축하는 것을 목표로 하고 있으며, 여러 고위 기술 투자자들이 관심을 표명했습니다.

라우팅 알고리즘

라우팅 알고리즘은 양자 컴퓨터에서 트래픽을 조절하여 큐비트를 물리적으로 장거리로 이동할 수 있도록 합니다.这样하면 큐비트가 다른 큐비트와 상호 작용할 수 있고, 데이터가 양자 컴퓨터 내에서 효율적으로 이동할 수 있습니다.

양자 컴퓨터의 기본적인 측면 중 하나는 양자 비트 또는 큐비트입니다. 큐비트는 정보를 처리하는 데 사용됩니다. 팀은 먼저 ‘트랩드 이온’ 양자 컴퓨터를 분석했습니다. 트랩드 이온 양자 컴퓨터는 실리콘 마이크로칩과 전하를 가진 원자로 구성되어 있습니다. 이러한 전하를 가진 원자 또는 이온은 마이크로칩의 표면 위에서 부유하며, 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 각 이온은 하나의 양자 비트 정보를 보유할 수 있습니다.

이러한 유형의 양자 컴퓨터에서 계산을 수행하려면 이온을 이동해야 합니다. 양자 컴퓨터의 성능은 이러한 이동이 얼마나 빠르고 효율적으로 수행되는지에 따라 결정됩니다.

슈퍼컨덕팅 vs 트랩드 이온

양자 컴퓨팅 분야에서 사용되는 두 가지 주요 장치는 슈퍼컨덕팅 장치와 트랩드 이온 장치입니다.

슈퍼컨덕팅 장치는 IBM과 Google와 같은 일부 큰 회사에서 사용하는 반면, 트랩드 이온 장치는 서섹스 대학교 팀과 다른 회사에서 사용합니다.

슈퍼컨덕팅 양자 컴퓨터는 정지된 큐비트에 의존하며, 대부분의 경우 이러한 큐비트는 오직 인접한 큐비트와만 상호 작용할 수 있습니다. 인접한 큐비트가 아닌 큐비트 사이에서 계산을 수행하려면 인접한 큐비트를 통해 통신해야 합니다.

정보가 한 큐비트에서 다음 큐비트로 이동할수록, 체인이 길어질수록 더 많이 손상됩니다. 이러한 이유로 슈퍼컨덕팅 양자 컴퓨터는 팀에 의해 계산 능력이 제한된 것으로 간주됩니다.

이러한 제한으로 인해 팀은 트랩드 이온 아키텍처를 위한 새로운 라우팅 알고리즘을 개발하기로 결정했습니다. 현재 근접 양자 컴퓨터의 계산 능력을 측정하는 방법은 ‘양자 볼륨’입니다. 팀은 이 방법을 사용하여 자신의 모델을 슈퍼컨덕팅 모델과 비교할 수 있었습니다.

팀은 자신의 트랩드 이온 모델이 슈퍼컨덕팅 큐비트보다 더 일관적이고 성능이 좋다는 것을 발견했습니다. 이것은 알고리즘이 큐비트가 직접적으로 더 많은 큐비트와 상호 작용할 수 있도록 허용하기 때문입니다. 이 방법은 더 높은 계산 능력을 기대할 수 있습니다.

“우리는 이제 우리가 구축하는 양자 컴퓨터의 계산 능력을 예측할 수 있습니다. 우리의 연구는 트랩드 이온 장치에 대한 근본적인 이점을 나타내며, 새로운 라우팅 알고리즘을 사용하여 초기 양자 컴퓨터의 성능을 최대화할 수 있을 것입니다.”라고 Webber는 말했습니다.

Hensinger에 따르면, “이 연구는 실제 문제를 해결할 수 있는 실제 양자 컴퓨터를 구축하는 또 하나의 돌파구입니다.”