Quantum : 두 코드로 오류가없는 오류를보다 쉽게 계산한다
양자 컴퓨터의 오류를 수정하는 데는 다양한 방법이 사용됩니다. 모든 연산을 다른 수정 코드로 동등하게 잘 구현할 수 있는 것은 아닙니다. 따라서 인스브루크 대학의 연구팀이 RWTH 아헨과 Forschungszentrum Jülich의 팀과 협력하여 양자 컴퓨터가 두 수정 코드 사이를 전환하고 오류로부터 보호되는 모든 컴퓨팅 연산을 수행할 수 있는 방법을 개발하여 처음으로 실험적으로 구현했습니다.
컴퓨터도 실수를 합니다. 이러한 실수는 일반적으로 기술적 조치로 억제되거나 계산 중에 감지되어 수정됩니다. 양자 컴퓨터에서는 알려지지 않은 양자 상태의 사본을 만들 수 없으므로 약간의 노력이 필요합니다. 즉, 계산 중에 상태를 여러 번 저장할 수 없으며 이러한 사본을 비교하여 오류를 감지할 수 없습니다.
고전적 컴퓨터 과학에서 영감을 받은 양자 물리학은 양자 정보를 여러 개의 얽힌 양자 비트에 분산하고 이런 방식으로 중복 저장하는 다른 방법을 개발했습니다. 이것이 수행되는 방식은 소위 수정 코드에 정의되어 있습니다.
2022년, 인스브루크 대학교 실험물리학과의 토마스 몬츠와 독일 RWTH 아헨과 포르슌센트룸 율리히의 피터 그룬베르크 연구소의 양자정보학과의 마르쿠스 뮐러가 이끄는 팀은 결함 허용 양자 비트에 대한 범용 연산 세트를 구현하여 양자 컴퓨터에서 알고리즘을 프로그래밍하여 오류를 효율적으로 수정할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 그러나 다른 양자 오류 수정 코드에는 다른 어려움이 따릅니다.
정리에 따르면 어떤 수정 코드도 논리적 양자 비트를 사용하여 자유롭게 프로그래밍 가능한 계산에 필요한 모든 게이트 연산을 쉽게 구현하고 오류로부터 보호할 수 없습니다.
양자 게이트는 다양한 수정 코드로 구현됩니다.
이러한 어려움을 해결하기 위해 마르쿠스 뮐러의 연구 그룹은 양자 컴퓨터가 오류 허용 방식으로 두 개의 수정 코드 사이를 전환할 수 있는 방법을 확립했습니다.
"이런 방식으로 양자 컴퓨터는 첫 번째 코드에 구현하기 어려운 논리 게이트가 나타날 때마다 두 번째 코드로 전환할 수 있습니다. 이를 통해 컴퓨팅에 필요한 모든 게이트를 구현하기가 더 쉬워집니다."
마르쿠스 뮐러 연구 그룹의 박사 과정생인 프리데리케 버트가 설명합니다.
그녀는 실험의 기반이 되는 양자 회로를 개발하여 인스브루크에 있는 토마스 몬츠의 연구 그룹과 긴밀히 협력하여 구현했습니다. 인스브루크 연구 그룹의 박사 과정생 이반 포고렐로프는 "우리는 두 개의 결합된 양자 오류 수정 코드를 사용하여 이온 트랩 양자 컴퓨터에서 보편적인 양자 게이트 세트를 처음으로 구현하는 데 성공했습니다."라고 말합니다.
"이 결과는 마르쿠스 뮐러 팀과 수년간의 좋은 협력을 통해 얻은 것입니다." 인스브루크 대학교에서 박사 학위를 받은 이론 물리학자인 토마스 몬츠의 말입니다.
현재 연구 결과는 저널 Nature Physics 에 게재되었습니다. 이 연구는 오스트리아 과학 기금 FWF, 오스트리아 연구 진흥 기관 FFG, 독일 DFG, 바이에른 주 정부, 유럽 연합, 오스트리아 산업 티롤 연방 등으로부터 재정 지원을 받았습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250124151246.htm
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