양자 컴퓨터 속성을 클래식 컴퓨터에 적용하는 과학자들

링크페이핑 대학교의 과학자들은 양자 컴퓨터가 어떻게 작동하는지 보여주었으며, 클래식 컴퓨터에서 양자 컴퓨터의 속성을 시뮬레이션할 수 있도록 했습니다.

“우리의 결과는 양자 컴퓨터를 구축하는 방법을 결정하는 데 매우 중요할 것입니다.” 라르손 교수는 말했습니다.

스웨덴, 유럽, 그리고 세계의 다른 지역에서는 초고속의 강력한 양자 컴퓨터를 만들기 위해大量의 자원을 투자하고 연구에 집중하고 있습니다. 10년 내에 스웨덴의 양자 컴퓨터가 구축될 것으로 예상되며, EU는 양자 기술을 주요 프로젝트 중 하나로 간주하고 있습니다.

현재, 양자 컴퓨터에서 사용할 수 있는 유용한 알고리즘은 몇 가지뿐입니다. 그러나 이러한 기술은 생물학적, 화학적, 물리적 시스템의 시뮬레이션에서 매우 중요할 것입니다. 이러한 시스템은 현재 가장 강력한 컴퓨터로도 너무 복잡합니다. 컴퓨터에서 비트는 0 또는 1의 값을 가질 수 있지만, 양자 비트는 0과 1 사이의 모든 값을 가질 수 있습니다. 이는 양자 컴퓨터가 계산을 수행할 때 많은 연산을 수행할 필요가 없다는 것을 의미합니다.

라르손 교수와 그의 박사 과정 학생인 니클라스 요한손은 링크페이핑 대학교의 전기 공학부 정보 코딩 部에서 양자 컴퓨터가 클래식 컴퓨터보다 더 강력한 이유를 많이 밝혀냈습니다. 또한 양자 컴퓨터 내부에서 발생하는 일을 조사했습니다.

연구 결과는 Entropy 과학 저널에 발표되었습니다.

“우리는 양자 컴퓨터의 주요 차이점은 비트당 2개의 자유도를 가지고 있다는 것을 보여주었습니다. 클래식 컴퓨터에서 추가적인 자유도를 시뮬레이션함으로써, 우리는 일부 알고리즘을 양자 컴퓨터와 동일한 속도로 실행할 수 있습니다.” 라르손 교수는 말했습니다.

팀은 Quantum Simulation Logic(QSL)이라는 시뮬레이션 도구를 만들었습니다. 이는 클래식 컴퓨터에서 양자 컴퓨터의 작동을 시뮬레이션할 수 있도록 합니다. QSL에는 양자 컴퓨터만 가지고 있는 속성이 하나 있습니다. 즉, 계산에 참여하는 비트당 하나의 추가 자유도입니다.

“따라서, 각 비트는 2개의 자유도를 가지고 있습니다. 이는 위치와 속도라는 2개의 자유도를 가진 기계적 시스템과 유사합니다. 이 경우, 우리는 계산 비트와 위상 비트를 다룹니다. 계산 비트는 함수의 결과에 대한 정보를 가지고 있으며, 위상 비트는 함수의 구조에 대한 정보를 가지고 있습니다.” 라르손 교수는 설명했습니다.

QSL 도구는 팀이 함수의 구조를 관리하는 양자 알고리즘을 연구하는 데 사용되었습니다. 이러한 알고리즘 중 많은 알고리즘은 양자 컴퓨터와 동일한 속도로 시뮬레이션에서 실행됩니다.

“결과는 양자 컴퓨터의 더 높은 속도가 정보를 저장, 처리, 및 검색하는 추가 정보를 전달하는 자유도에서 비롯된다는 것을 보여줍니다. 이는 양자 컴퓨터가 작동하는 방식을 더 잘 이해할 수 있도록 합니다. 또한, 이는 양자 컴퓨터를 구축하는 데 도움이 될 것입니다. 왜냐하면, 양자 컴퓨터가 예상대로 작동하는 데 가장 중요한 속성이 무엇인지 알기 때문입니다.” 라르손 교수는 말했습니다.

팀은 또한 전자 부품을 사용하여 물리적인 버전을 구축했습니다. 양자 컴퓨터와 유사한 게이트를 사용했으며, 도구 키트는 양자 컴퓨터가 작동하는 방식을 시뮬레이션합니다. 이는 학생들과 다른 사람들에게 양자 암호화와 양자 텔레포테이션을 포함한 양자 컴퓨터의 작동 방식을 시뮬레이션하고 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 새로운 연구는 양자 컴퓨팅과 인공 지능 사이의 증가하는 교차점에 기여할 수 있습니다. 이러한 교차점 중 하나는 특징 매핑입니다. IBM 연구소, MIT, 옥스포드 과학자들이 수행한 다른 연구에 따르면, 양자 컴퓨터가 더 강력해짐에 따라, 복잡한 데이터 구조에서 특징 매핑을 수행할 수 있을 것입니다. 이는 클래식 컴퓨터가 할 수 없는 것입니다. 특징 매핑은 기계 학습에서 중요하며, 클래식 컴퓨터가 감지할 수 없는 데이터 패턴을 식별할 수 있는 더 효과적인 인공 지능을 만들 수 있습니다.

이러한 분야에서 더 많은 연구가 진행됨에 따라, 두 가지 중요한 분야 사이에 더 많은 교차점이 생길 것입니다.