By 케나 휴즈-캐슬베리 게시일: 24년 2022월 XNUMX일
취약성과 소음에 취약하기 때문에 양자 컴퓨터 더 널리 사용되려면 아직 갈 길이 멀다. 이 기술을 개발하는 데 있어 주요 과제 중 하나는 아키텍처와 관련이 있습니다. 많은 엔지니어들이 이미 발견한 것처럼, 큐 비트 양자 컴퓨터 내에서 메모리 장치와 컴퓨팅 장치로 동시에 작동합니다. 이것은 양자 메모리가 복사될 수 없기 때문에 기존 컴퓨터에 저장할 수 없기 때문에 기술이 할 수 있는 일에 한계를 만듭니다. 이러한 제한으로 인해 많은 양자 개발자는 메모리 정보를 공유하기 위해 양자 컴퓨터의 큐비트가 서로 더 잘 상호 작용해야 한다고 가정합니다. 새로운 연구 대학에서 인스부르크 양자 컴퓨터를 위한 새로운 아키텍처를 제안합니다. 연구원 Wolfgang Lechner, Phillip Hauke 및 Peter Zoller의 이름을 따서 LHZ 아키텍처라고 하는 이 아키텍처는 최적화를 위해 특별히 설계되었지만 패리티 작업 및 오류 수정도 수행할 수 있습니다. 아키텍처는 물리적 큐비트가 실제 큐비트 자체가 아니라 비트 간 조정을 위해 인코딩되므로 이러한 프로세스가 발생할 수 있도록 합니다.
"LHZ 아키텍처는 양자 컴퓨터에 대한 최적화 문제를 풀 때 어려운 장거리 상호 작용이 필요하지 않은 방식으로 인코딩할 수 있는 양자 아키텍처입니다."라고 Ph.D.는 설명했습니다. 연구원 마이클 펠너 Lechner의 연구 그룹의. “이는 이러한 상호 작용을 위해 종종 게이트 리소스에 큰 오버헤드가 필요한 기존 접근 방식과 다릅니다. 이 오버헤드를 줄이기 위해 구현된 아키텍처가 크게 짝을 이룹니다. 이를 통해 LHZ 아키텍처는 패리티 프로세스를 수행할 수 있습니다. Fellner는 "모든 비트 변수를 양자 비트(큐비트)에 직접 인코딩하는 대신 LHZ 아키텍처의 큐비트는 둘 이상의 실행 가능 항목 간의 차이("패리티")를 나타내어 특정 양자 알고리즘의 구현을 단순화합니다."라고 덧붙였습니다. 이 패리티로 큐비트를 인코딩하면 양자 컴퓨팅에 필요한 큐비트 수가 감소하여 확장성과 구현을 위한 더 쉬운 방법을 허용하고 이러한 기계를 더 모바일로 만드는 가능한 방법을 제안합니다.
패리티 추구
의 개념 둥가 양자 컴퓨터에서 실제로 새로운 것은 아닙니다. Fellner는 다음과 같이 설명했습니다. “기존의 양자 컴퓨터는 이미 이러한 작업을 소규모로 매우 잘 구현합니다. 그러나 큐비트 수가 증가함에 따라 이러한 게이트 작업을 구현하는 것이 점점 더 복잡해지고 있습니다.” LHZ 아키텍처를 설계할 때 인스브루크 연구원들은 일반적인 양자 컴퓨터와 다른 방식으로 큐비트를 프로그래밍하여 이러한 가능한 문제를 계획했습니다. Fellner는 "패리티 아키텍처의 큐비트가 여러 '표준' 큐비트의 상대적인 부분을 인코딩한다는 사실을 이용하여 일부 양자 작업을 더 간단한 방식으로 구현할 수 있습니다."라고 덧붙였습니다. "최근 작업에서 우리는 보편적인 일련의 게이트를 구성하는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 즉, 모든 알고리즘을 구현할 수 있습니다." 이러한 유형의 범용 양자 컴퓨터는 양자 컴퓨팅 산업에 큰 영향을 미치며 개발을 가속화하는 데 도움이 될 수 있습니다. Fellner는 "게다가 계산 중에 발생할 수 있는 양자 오류를 감지하고 수정하기 위해 큐비트 수의 오버헤드를 활용할 수 있습니다."라고 말했습니다.
LHZ 아키텍처를 사용하여 오류 수정 완화
노이즈에 민감하기 때문에 양자 컴퓨터는 오류가 발생하기 쉽습니다. 오류 수정을 완화하는 방법으로 여러 가지 다른 방법이 테스트되고 있으며 Innsbruck 연구원은 LHZ 아키텍처가 이 프로세스에 도움이 될 수 있다고 믿습니다. "양자 오류는 소위 비트 플립 오류와 위상 플립 오류라는 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다."라고 Fellner는 말했습니다. LHZ 아키텍처는 둘 다 수정하도록 설계되었습니다. 한 가지 유형의 오류(비트 뒤집기 또는 위상 오류)는 사용된 하드웨어에 의해 방지됩니다.”라고 Innsbruck 연구원 Annette Messinger와 Killian Ender가 덧붙였습니다. "다른 유형의 오류는 소프트웨어를 통해 감지하고 수정할 수 있습니다." 오류 수정 및 확장성을 위한 강력한 방법을 사용하면 LHZ 아키텍처가 구현되기 시작하는 것을 보는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
이미 Lechner와 Magdalena Hauser가 공동 설립한 스핀오프 회사인 패리티 QC, 이 새로운 아키텍처를 시도하고 사용하기 위해 Innsbruck 및 다른 곳의 연구원들과 협력하고 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.