Google은 계산 능력에서 중요한 이정표를 세우는 획기적인 양자 컴퓨터 프로토타입을 선보였습니다. 이 새로운 기계는 현재 슈퍼컴퓨터가 10조 7천억 년이 걸리는 계산을 달성합니다. 이는 우주의 나이를 넘는 이해할 수 없을 정도로 방대한 기간이며, 단 5분 만에 작업을 완료합니다. 월요일에 발표된 이 발전은 Google의 최신 양자 컴퓨팅 칩인 "Willow"로 구동됩니다.
윌로우: 큐비트 수를 두 배로 늘리다
윌로우 칩은 이전 제품인 시카모어에 비해 큐비트 또는 양자 비트의 수를 두 배로 늘려 양자 컴퓨팅에서 큰 진전을 이루었습니다. 큐비트 수의 증가로 양자 컴퓨팅 오류를 줄이는 데 상당한 진전이 있었습니다. 오류 감소는 양자 컴퓨터를 이론적 구조에서 과학적 연구와 발견에 혁명을 일으킬 수 있는 실제 장치로 전환하는 데 중요합니다.
윌로우 시스템 메트릭 |
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| 큐비트의 수 | 105 |
| 평균 연결성 | 3.47
(4방향 일반적) |
양자 오류 수정(칩 1) |
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| 단일 큐비트 게이트 오류'(평균, 동시) | 0.035% ‡ 0.029% |
| 2큐비트 게이트 오류'(평균, 동시) | 0.33% $ 0.18%
(체코) |
| 측정오차(평균, 동시) | 0.77% ‡ 0.21%
(반복, 큐비트 측정) |
| 재설정 옵션 | 다단계 리셋(1)상태 이상)
누설제거(12)주에서만) |
| 티, 시간
(평균) |
68미국 = 13미국? |
| 초당 오류 수정 주기 | 909,000
(표면 코드 주기 = 1.1us) |
| 애플리케이션 성능 | ^3,57 = 2.14 $ 0.02 |
랜덤 회로 샘플링(칩 2) |
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| 단일 큐비트 게이트 오류'(평균, 동시) | 0.036% ¼ 0.013% |
| 2큐비트 게이트 오류'(평균, 동시) | 0.14 % + 0.052 %
(iswap과 유사) |
| 측정오차(평균, 동시) | 0.67% + 0.51% (터미널, 모든 큐비트) |
| 재설정 옵션 | 다단계 리셋(11)상태 이상)
누설제거(2)주에서만) |
| T, 시간(평균) | 98 미국 + 32 미국 |
| 초당 회로 반복 횟수 | 63,000 |
| 애플리케이션 성능 | XEB 충실도 깊이 40 = 0.1% |
| Willow와 기존 슈퍼컴퓨터의 예상 시간 | 5분 대 1025년 |
양자 컴퓨터 이해
양자 컴퓨터는 매일 사용하는 고전적 컴퓨터와 근본적으로 다릅니다. 고전적 컴퓨터는 "1"과 "0" 사이를 전환하는 트랜지스터를 사용하여 정보를 처리하는 반면, 양자 컴퓨터는 양자 상태로 조작된 아원자 입자에 의존합니다. 큐비트라고 알려진 이러한 입자는 양자 역학의 두 가지 핵심 원리를 활용합니다.
- 위에 놓기: 큐비트는 이진 값으로 제한되지 않고 동시에 여러 상태로 존재할 수 있습니다. 이를 통해 양자 컴퓨터는 고전적 시스템에서는 실행 불가능한 유형의 계산을 수행할 수 있습니다. Google은 "무작위 샘플링 회로" 벤치마크 테스트를 사용하여 이 기능을 검증하여 양자 컴퓨터의 뛰어난 속도를 보여주었습니다.
- 녹채: 큐비트는 서로 연결되어 거리에 관계없이 하나의 상태가 다른 상태의 상태에 직접 영향을 미칠 수 있습니다. 얽힘의 정확한 메커니즘은 여전히 미스터리이지만 양자 컴퓨팅에서의 효과는 잘 문서화되어 있습니다. 알베르트 아인슈타인은 이 현상을 '원거리에서의 소름 돋는 행동'이라고 유명하게 불렀습니다.
오류 과제 해결
엄청난 잠재력에도 불구하고 양자 컴퓨터는 오류율로 인해 상당한 어려움에 직면합니다. 큐비트는 매우 민감하고 우주선과 같은 미세한 방해에도 간섭을 받기 쉽습니다. 큐비트를 직접 관찰하면 양자 상태가 붕괴되어 고전적 비트로 바뀌고 양자 속성이 무효화됩니다. 결과적으로 양자 시스템에서 오류 수정에는 다른 큐비트를 통한 간접 관찰이 필요합니다.
양자 컴퓨터의 크기가 커짐에 따라 오류율이 역사적으로 증가하여 이러한 시스템을 확장하는 데 병목 현상이 발생했습니다. 그러나 Google의 Quantum AI 부서는 큐비트가 커짐에 따라 오류율을 기하급수적으로 감소시키는 혁신적인 오류 수정 방법을 개발했습니다. 이 획기적인 성과는 확장 가능하고 실용적인 양자 컴퓨터를 구축하는 데 있어 중요한 성과를 나타냅니다.
앞서가는 길
양자 오류 수정 분야에서 구글의 발전으로 이 분야가 혁신적 잠재력을 실현하는 데 한 걸음 더 가까워졌지만, 여전히 상당한 과제가 남아 있습니다. 양자 컴퓨터를 운영 규모로 확장하려면 추가 혁신이 필요합니다. 그럼에도 불구하고 장기적 가능성은 엄청납니다.
양자 컴퓨터는 고전적 컴퓨터에서는 실행 불가능한 분자 및 원자 수준에서 계산을 가능하게 함으로써 재료 과학 및 생물학에서 획기적인 진전을 이룰 것으로 기대됩니다. 또한, 그 응용 프로그램은 오늘날 알려진 사용 사례를 훨씬 넘어서 아직 상상하지 못했던 기회를 열어줄 수 있습니다.
구글이 윌로우 칩과 양자 오류 수정 분야의 관련 발전을 공개한 것은 양자 컴퓨팅 분야에서 기념비적인 진전을 나타냅니다. 실용적이고 대규모 양자 컴퓨터는 아직 지평선에 있지만, 이 이정표는 과학적 발견을 재편하고 현재 극복할 수 없는 계산적 과제를 해결할 수 있는 기술의 잠재력을 강조합니다.
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