"Erasure Error"라는 새로운 시스템이 양자 오류 수정의 핵심이 될 수 있습니까?

양자 컴퓨터 개발에서 가장 큰 문제 중 하나는 오류입니다. 교정N. 양자 컴퓨팅 내의 오류는 주로 환경 소음과 시스템의 전반적인 취약성으로 인해 매우 일반적입니다. 이러한 오류는 부정확한 측정을 유발하고 양자 프로그래밍의 결과를 왜곡할 수 있습니다. 와 같은 많은 기업들 IBM 와 구글, 이러한 오류를 수정하거나 양자 컴퓨터를 보다 오류가 없도록 재조정하는 방법을 연구하고 있습니다. 의 새로운 논문에서 자연 통신, Princeton University의 한 팀은 "삭제 오류"로 알려진 시스템을 살펴봄으로써 오류 수정에 대한 대체 방법을 제공합니다.

QEC(양자 오류 수정)란 무엇입니까?

양자 컴퓨터의 핵심 단위인 큐비트는 상당히 깨지기 쉬운, 오류에 취약합니다. "현재 양자 컴퓨팅의 핵심 문제는 양자 오류 수정을 구현하기에 충분한 고충실도 큐비트를 확보하는 것입니다."라고 설명했습니다. 제프리 톰슨, Princeton University의 부교수이자 연구의 수석 연구원과의 인터뷰에서 양자 기술 내부. 대부분의 양자 오류 수정 유형(QEC), 알고리즘은 양자 컴퓨터 내에서 오류를 식별하고 수정하는 데 사용됩니다. 이러한 알고리즘은 수학적 접근 방식을 기반으로 하지만 완벽하지는 않습니다. Thompson은 다음과 같이 설명했습니다. 표준 양자 오류 수정을 위해서는 신드롬 측정으로 알려진 제한된 관찰 세트에서 큐비트에서 발생한 오류의 위치와 유형을 모두 결정해야 합니다." 이러한 신드롬 측정은 오류를 정확히 찾아내는 데 도움이 되지만 항상 성공적인 오류 수정으로 이어지지는 않습니다. Thompson은 “오류가 너무 많을 때 이러한 결정을 명확하게 내릴 수 있는 충분한 정보가 없을 때 오류 수정이 실패합니다.”라고 덧붙였습니다.

삭제 오류 찾기

전체 오류 수를 줄여 이 문제를 해결하는 대신 Thompson과 그의 팀은 오류를 더 쉽게 식별할 수 있도록 노력했습니다. 그들은 이테르븀 큐비트의 구조를 연구하는 동안 거의 우연히 이것을 발견했습니다. 이터븀의 외부 껍질에 있는 두 개의 전자는 오류 수정을 돕는 데 핵심이 아닌 것 같습니다. 연구원들은 오류의 물리적 원인을 조사하여 오류의 원인이 부정확한 데이터를 지우거나 제거하는 시스템을 개발할 수 있었습니다. 삭제 시스템은 양자 오류를 외부 전자의 에너지 이동에 연결하여 작동했습니다. Thompson은 이 특정 시스템을 "삭제 오류"라고 부르며 데이터가 부정확한 부분을 표시하는 데 도움이 될 수 있습니다. Thompson은 "'삭제' 오류는 고유한 위치를 드러내는 특별한 유형이므로 오류 유형을 파악하기 위해 더 많은 신드롬 정보를 사용할 수 있습니다."라고 말했습니다. "이를 통해 더 많은 오류를 처리할 수 있으므로 오류 수정 성능이 향상됩니다." 삭제 오류는 기존 컴퓨팅에서는 다소 일반적이지만 현재는 양자 컴퓨팅에서만 고려됩니다.

삭제 오류를 사용하여 연구자들은 새로운 기술이 4.1% 현재 양자 컴퓨터에 가능한 오류율. 이전 시스템은 더 높은 비율의 오류에 압도되기 전에 1%의 오류율만 견딜 수 있었습니다. Thompson은 이 높은 비율이 더 많은 큐비트를 가진 더 큰 양자 컴퓨터를 현실로 만들 수 있다고 믿습니다. Thompson은 "삭제 오류에 편향된 큐비트가 있는 경우 많은 것이 필요하지 않으며 성능이 저하될 수 있습니다."라고 덧붙였습니다. "특정 범위의 매개변수에 대해 삭제 편향 큐비트는 기존 큐비트에 비해 특정 수준의 QEC 성능을 달성하기 위해 10배 또는 100배 더 적은 큐비트가 필요할 수 있습니다." 양자 컴퓨터를 확장하려는 많은 회사의 경우 삭제 오류 시스템이 이러한 목표를 달성하는 데 핵심이 될 수 있습니다. "이를 달성하기 위해 기존 큐비트를 미묘하게 재설계하는 것이 가능할 수 있습니다."라고 Thompson은 말했습니다. "이 아이디어에 많은 관심이 있습니다."

Kenna Hughes-Castleberry는 Inside Quantum Technology의 전속 작가이자 JILA(University of Colorado Boulder와 NIST 간의 파트너십)의 과학 커뮤니케이터입니다. 그녀의 글쓰기 비트에는 심층 기술, 메타버스 및 양자 기술이 포함됩니다. 그녀의 웹 사이트에서 그녀의 더 많은 작업을 찾을 수 있습니다. https://kennacastleberry.com/