[📪정보] 내결함성 범용 양자 게이트 작동 시연

[익명(1.239)]

Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations | Nature

오류 없는 양자 컴퓨팅이 현실화되다 (phys.org)

최신 컴퓨터에서는 고품질 가공으로 인해 정보 처리 및 저장 중 오류가 거의 발생하지 않습니다. 그러나 단일 오류라도 심각한 영향을 미칠 수 있는 중요한 응용 프로그램의 경우 처리된 데이터의 중복성을 기반으로 하는 오류 수정 메커니즘이 계속 사용됩니다.

양자 컴퓨터는 본질적으로 교란에 훨씬 더 취약하며 따라서 항상 오류 수정 메커니즘이 필요할 것입니다. 그렇지 않으면 오류가 시스템에서 제어되지 않고 전파되고 정보가 손실되기 때문입니다. 양자 역학의 기본 법칙은 양자 정보 복사를 금지하기 때문에 논리적 양자 정보를 여러 물리적 시스템(예: 여러 개별 원자 )의 얽힌 상태로 배포하여 중복성을 달성할 수 있습니다 .

인스브루크 대학 실험 물리학부의 Thomas Monz와 RWTH Aachen 대학의 Markus Müller 및 독일 Forschungszentrum Jülich가 이끄는 팀은 이제 두 개의 논리적 양자 비트에 대한 일련의 계산 연산을 실현하는 데 처음으로 성공했습니다. 가능한 모든 작업을 구현하는 데 사용됩니다. 인스부르크의 실험 물리학자인 Lukas Postler는 " 실제 양자 컴퓨터 의 경우 모든 알고리즘을 프로그래밍할 수 있는 보편적인 게이트 세트가 필요합니다.

기본 양자 연산 실현

연구원 팀은 16개의 갇힌 원자를 특징으로 하는 이온 트랩 양자 컴퓨터에 이 범용 게이트 세트를 구현했습니다. 양자 정보는 각각 7개의 원자에 분산된 두 개의 논리적 양자 비트에 저장되었습니다.

이제 처음으로 범용 게이트 세트에 필요한 이러한 내결함성 양자 비트에 두 개의 계산 게이트를 구현하는 것이 가능했습니다. 두 개의 양자 비트(CNOT 게이트)에 대한 계산 연산과 논리 T 내결함성 양자 비트에서 구현하기가 특히 어렵습니다.

이론 물리학자 Markus Müller는 "T 게이트는 매우 기본적인 작업"이라고 설명합니다. "T 게이트가 없는 양자 알고리즘은 기존 컴퓨터에서 비교적 쉽게 시뮬레이션할 수 있으므로 가능한 속도 향상을 무효화할 수 있기 때문에 특히 흥미롭습니다. 이것은 T 게이트가 있는 알고리즘에서는 더 이상 가능하지 않습니다." 물리학자들은 논리적 양자 비트에 특별한 상태를 준비하고 얽힌 게이트 연산을 통해 다른 양자 비트로 순간이동함으로써 T-게이트를 시연했다.

복잡성은 증가하지만 정확도도 증가

인코딩된 논리 양자 비트에서 저장된 양자 정보 는 오류로부터 보호됩니다. 그러나 이것은 계산 연산 없이는 쓸모가 없으며 이러한 연산은 그 자체로 오류가 발생하기 쉽습니다.

연구원들은 기본 물리적 작업으로 인해 발생하는 오류도 감지하고 수정할 수 있는 방식으로 논리 큐비트에 대한 작업을 구현했습니다. 따라서 그들은 인코딩된 논리 양자 비트에 대한 범용 게이트 세트의 첫 번째 내결함성 구현을 구현했습니다.

"내결함성 구현은 비내결함성 작업보다 더 많은 작업을 필요로 합니다. 이것은 단일 원자의 규모에서 더 많은 오류를 유발하지만 그럼에도 불구하고 논리적 큐비트에 대한 실험적 작업은 내결함성이 없는 논리적 작업보다 낫습니다." Thomas Monz가 보고하게 된 것을 기쁘게 생각합니다. "노력과 복잡성은 증가하지만 결과 품질은 더 좋습니다." 연구원들은 또한 기존 컴퓨터에서 수치 시뮬레이션을 사용하여 실험 결과를 확인하고 확인했습니다.

물리학자들은 이제 양자 컴퓨터에서 내결함성 컴퓨팅을 위한 모든 빌딩 블록 을 시연했습니다. 이제 과제는 더 크고 따라서 더 유용한 양자 컴퓨터에서 이러한 방법을 구현하는 것입니다. 이온 트랩 양자 컴퓨터에서 인스부르크에서 시연된 방법은 양자 컴퓨터의 다른 아키텍처에서도 사용할 수 있습니다.

연구 결과는 네이처( Nature )에 게재됐다 .

[익명(1.239)]

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04721-1

[익명(1.210)]

Game Over

[익명(thor2018)]

저거 이미 하고 있는거 아닌가? 물리적 큐비트 여러개 묶어서 에러 없는 논리 큐비트 1개 만드는거 ㅇㅇ

[익명(1.239)]

이론적으로 가능할거라고 추정한거지 실제로 시연에 성공한건 저게 처음임

[익명(thor2018)]

아니 이미 시연에 성공해서 양자컴 만들고 있다고.. 구글 ibm 등등 양자컴 회사에서 이미 그렇게 하고 있음. 그렇게 해서 지금 클라우딩 서비스도 하고 있고.

[익명(1.239)]

그렇게 해서 오류율을 줄이려고 하고 있고 특정 분야에서 써먹고 있는거지 내결함성 양자컴 구현에 성공했던 건 아님. IBM 양자컴도 본격적인 오류보정은 로드맵에도 구체적으로 안잡혀있고 2025년 이후로 고려되고 있음

[익명(1.239)]

너가 말하는 건 어디까지나 NISQ임

[익명(thor2018)]

nisq나 내결함성이나 그게 그거 아닌가? 어차피 내결함성도 결함이 100% 없다는건 아니잖아. 결함이 일부 있지만 원하는 성과를 얻어냈다 이거잖아.

[익명(1.239)]

그게 그거 아님. NISQ는 오류보정에 성공하지 못한채로 규모를 키워나가면서 오류보정이나 활용분야에 대한 각종 실험과 검증을 할 수 있고 특정 분야에서 슈퍼컴보다 뛰어난 성과를 보일 수 있는 과도기 단계임. 내결함성은 오류보정에 성공한거임. 지금 우리가 쓰는 일반컴퓨터도 엄밀하게 말하면 결함이 100% 없다는게 아님. 오류보정기술로 오류확률이 엄청나게 낮아서 사실상 없는거랑 같은거지. 내결함성 양자컴도 오류를 그정도로 줄인거고 큐비트가 늘어남에 따라서 오류를 기하급수적으로 줄일 수 있기 때문에 내결함성 양자컴이 제대로 나왔다면 사실상 오류가 없다고 봐도 무방함.

[익명(1.239)]

https://horizon.kias.re.kr/15547/
https://horizon.kias.re.kr/16769/

[익명(183.104)]

오류가 조금이라도 있으니 오류가 없다고 보기에는 무방하지 않음, 다만 그 오류가 신경쓰지 않아도 될 정도로 미미하다고 보는게 맞음, 지금 컴퓨터 연산도 1+2=3 이되는 것이 아니라 1+2=3.00000000000000034가 되는데 뒤에 소수점 자리는 전부 없에서 3처럼 보이게 만든 것 뿐이지 결코 00000000000000034의 오류가 완전히 해결 된 상태가 아님, 그래서 현재 컴퓨터 시스템 자체가 조금만 건드리면 버그 투성이인 이유임

[익명(1.239)]

내말이 그말이라고. 무방하다 : 거리낄 것이 없이 괜찮다.

[익명(218.154)]

양자오류 완전히 해결된거임?

[익명(183.104)]

그거 해결됬으면 대서 특필감인데

[익명(183.104)]

잠잠한거보니 아닌듯

[ㅎ(118.41)]

16:1 에러커렉션 기술 이미 시연한적있는데