[📪정보] 실리콘 스핀 3 큐비트 장치 오류 수정 시연

[익명(1.239)]

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과학자들이 3큐비트 실리콘 기반 양자 컴퓨팅 시스템에서 오류 수정을 시연했다.

실용적인 양자 컴퓨터를 향한 이번 연구는 네이처(nature) 저널에 발표됐다. 연구를 수행한 일본 RIKEN 연구원들은 대규모 양자 컴퓨팅을 향한 주요 성과라고 설명한다.

양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터에서 사용되는 단순한 1 또는 0 이진 비트 대신 양자 물리학에서 발견되는 중첩 상태를 사용한다. 완전히 다른 방식으로 설계되었기 때문에 환경 소음 및 결맞음과 같은 기타 문제에 매우 민감하고 정확한 계산을 수행하려면 오류 수정이 필요하다.

양자 컴퓨팅의 중요한 과제 중 하나는 양자 계산에 사용되는 기본 단위인 “큐비트”로 가장 잘 작동할 수 있는 시스템을 선택하는 것이다. 후보 시스템에는 고유한 강점과 약점이 있다. 초전도 회로 및 이온 포획을 활용한 시스템은 일부 형태의 오류 수정이 입증되어 소규모이지만 실제 사용이 가능하다는 장점이 있다. 최근 10여 년 간 개발이 시작된 실리콘 기반 양자 기술은 일반적으로 수십억 개의 트랜지스터를 소형 칩에 집적하는 데 사용되는 것과 유사한 반도체 나노구조를 활용한다는 장점이 있다.

그러나 실리콘 기반 기술의 가장 큰 문제점 중 하나는 오류 연결 기술이 부족하다는 점이다. 연구원들은 이전에 2개의 큐비트 제어를 시연했지만 3개 큐비트 시스템이 필요한 오류 수정에는 충분하지 않았다.

RIKEN 신흥 물질 과학 센터와 RIKEN 양자 컴퓨팅 센터의 연구원들이 수행한 이번 연구에서는 3-큐비트 시스템(실리콘에서 가장 큰 큐비트 시스템 중 하나)의 완전한 제어를 달성했다. 실리콘에서 처음으로 양자 오류 수정의 프로토타입을 제공한다. 그들은 3큐비트 토폴리(Tofffoli) 유형 양자 게이트를 구현하여 이를 달성했다.

논문의 제1저자인 다케다 켄타(Kenta Takeda)에 따르면 “양자점에 양자 오류 정정 코드를 구현한다는 아이디어는 약 10년 전에 제안되었으므로 완전히 새로운 개념이 아니라 일련의 재료 개선, 장치 제작 및 측정 기술 덕분에 이러한 노력에 성공할 수 있었다”고 말했다.

연구 그룹의 리더인 세이고 타루차(Seigo Tarucha)는 “다음 단계는 시스템을 확장하는 것이다.이를 위해 실리콘 기반 양자 장치를 대규모로 제조할 수 있는 반도체 산업 그룹과 협력하는 것이 좋을 것”이라고 덧붙였다.