구글의 양자 컴퓨터가 한때 불가능하다고 생각했던 이국적인 상태를 만들어냈다

연구진은 58큐비트 프로세서에서 이전에는 볼 수 없었던 양자 위상을 구현하여 플로케 위상 상태에 대한 이론을 확인했습니다. 이 연구는 양자 컴퓨터가 미지의 물리 영역을 탐구하는 실험 플랫폼으로 활용될 수 있는 길을 열어줍니다. 출처: Shutterstock

물질의 일반적인 상과는 달리, 소위 비평형 양자 상은 그 동적 및 시간적 진화 특성으로 정의되는데, 이는 전통적인 평형 열역학으로는 포착할 수 없는 현상입니다. 특히 풍부한 비평형 상태 중 하나는 플로케 계(Floquet system)에서 발생합니다. 플로케 계는 시간적으로 주기적으로 구동되는 양자 계입니다. 이러한 리드미컬한 구동은 어떤 평형 조건에서도 존재할 수 없는 완전히 새로운 형태의 질서를 생성하여, 물질의 일반적인 상이 근본적으로 도달할 수 없는 현상을 드러냅니다.

뮌헨 공과대학교(TUM), 프린스턴 대학교, 그리고 구글 퀀텀 AI 연구팀은 58개의 초전도 큐비트 양자 프로세서를 사용하여 플로케 위상 정렬 상태를 구현했습니다. 이는 이론적으로는 제안되었지만 이전에는 관찰된 적이 없는 위상입니다. 연구팀은 경계면에서 특징적인 방향성 운동을 직접 이미징하고, 시스템의 근본적인 위상적 특성을 탐구하기 위한 새로운 간섭 알고리즘을 개발했습니다. 이를 통해 연구팀은 이러한 특이한 양자 상태에 대해 이론적으로 예측된 ​​특징인 특이한 입자의 동적 "변환"을 관찰할 수 있었습니다.

실험실로서의 양자 컴퓨터

"고도로 얽힌 비평형 상태는 기존 컴퓨터로 시뮬레이션하기가 매우 어렵습니다."라고 TUM 자연과학부 물리학과 박사과정 학생이자 제1저자인 멜리사 윌은 말했다. "저희 연구 결과는 양자 프로세서가 단순한 계산 장치가 아니라 완전히 새로운 물질 상태를 발견하고 탐구하는 강력한 실험 플랫폼임을 보여줍니다."

이 연구는 양자 시뮬레이션의 새로운 시대를 열어줍니다. 양자 컴퓨터는 비평형 상태의 양자 물질이라는 광활하고 거의 미지의 영역을 연구하는 실험실이 될 것입니다. 이러한 연구를 통해 얻은 통찰력은 기초 물리학의 이해부터 차세대 양자 기술 설계에 이르기까지 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250912195119.htm