미래의 Quantum Computers
디지털 세계(노트북, 인터넷 연결, 이 모든 것을 구현하는 회사)는 비트 기반입니다.
이 비트는 디지털 컴퓨터가 말하는 언어입니다.
비트는 두 가지 방법으로 제공됩니다.
즉, 이 두 상태는 숫자 1과 0으로 표시됩니다.
컴퓨터 칩에서 그것은 물리적으로 작은 스위치에 의해 작동된다.
트랜지스터를 켜거나 끌 수 있습니다.
컴퓨터 코드는 물리적 비트와 숫자 비트를
"예" 또는 "아니오" 및 "If" 또는 "현재"와 같은 기본 논리 구성 요소와 결합합니다.
수십억 비트를 연결하면 테이블, 가족 사진, 트윗, AI 및 수십억 달러의 경제성을 확보할 수 있습니다.
비트는 디지털 시대의 기본 입자입니다.
하지만 새로운 기반이 있고, 어떤 면에서는 더 강력한 정보 단위인 큐빗이 있습니다.
큐빗은 양자 컴퓨팅의 언어이며 클래식 비트처럼 1과 0의 값을 취하거나
양자 역학의 재미있는 법칙 덕분에 동시에 결합할 수 있습니다.
슈퍼 포지션이라고 불리는 이 조건은 마법이 일어나는 곳입니다.
겹치는 큐비트는 기존 비트보다 훨씬 더 많은 가능성을 탐색할 수 있으며
양자 상태가 연결되거나 얽힐 때 나란히 작동하여 믿을 수 없을 정도로
복잡한 계산을 즉시 해결할 수 있습니다.
미래의 양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터를 대체하지는 않겠지만,
어떤 경우에는 고전 컴퓨터가 해결할 수 없는 문제들을 해결할 수 있을 것입니다.
그러나 현재 상황은 다소 복잡합니다.
양자 컴퓨터는 이론적으로 공식적으로 사실로 발전했지만, 아직 실질적인 것은 없기 때문입니다.
유용한 양자 컴퓨터를 활성화하기 위해 Google, Microsoft, IBM, Amazon 및 기타 리소스는
큐빗 그룹에서 실행되는 시스템에 분산됩니다.
구글과 IBM의 가장 인기 있는 접근법은 작은 초전도 와이어를 사용하는 것입니다.
Honeywell과 IonQ는 포획된 이온의 핵물질을 추적합니다.
중국 연구원들은 거울과 빛을 이용한 양자 계산을 수행하기 위해
실험실 벤치에 루브 골드버그와 같은 복잡한 기계를 만듭니다.
두 그룹 사이의 경쟁은 아직 해결되지 않았고,
이번 주에 Nature에서 출판된 논문에서 요약된 새로운 단어가 있습니다.
초전도체, 이온, 광자를 만드는 대신에, 에너지부의 아르곤 국립 연구소가 이끄는 과학자 팀은 단일 전자로 큐빗을 만들었습니다.
보도자료에 따르면
"우리의 야심찬 목표는 이러한 기업들과 경쟁하는 것이 아니라 근본적으로 새로운 큐빗 시스템을 개발하고 이상적인 플랫폼으로 발전시키는 것입니다."
라고 아르곤 과학자이자 선도적인 연구원인 다페이진은 말했습니다.
핵심 돌파구는 네온 아이스크림.
그 팀은 네온가스를 거의 절대 0으로 냉각시켰고,
그 시점에서 응고되었습니다.
그리고 나서 그들은 전구 필라멘트에서 나온 전자를 단단한 네온 표면에 대고 말했습니다.
네온은 적은 양의 전하를 가진 전자를 끌어당기는 불활성(또는 반응하지 않음) 요소이며,
전자가 표면에 갇힐 수 있도록 고정된 대상을 제공하지 않습니다.
일단 잡히면, 전자는 전극을 통과하여 마이크로파 공명기로 측정할 수 있습니다.
워싱턴 대학의 신문 강의 공동저자이자 물리학자 Kater Murch는
" 전자레인지 공명기는 큐빗 상태를 읽을 수 있는 확실한 방법을 제공합니다."라고 말했습니다.
"큐빗과 전자레인지 사이의 상호작용을 집중하기 위해" 이것은 우리가
주사위가 얼마나 잘 작동하는지 측정할 수 있게 해줍니다.
과학자들이 전자를 정육면체로 바꾸려고 시도하는 것은 이번이 처음이 아닙니다.
그러나 이전에 헬륨 표면에 입자를 잡으려는 시도는 너무 어려운 것으로 판명되었습니다.
헬륨은 저온에서도 액체이며 액체 주위를 도는 동안 전자를 방해합니다.
반면에 네온아이스는 전자 큐빗을 위한 매우 안정적인 집을 만들죠.
이 팀은 이상적인 큐비트가 최소 1초 이상 겹치거나 병합하여
10억분의 1초 이내에 상태를 변경하고 크기에 따라 다른 큐비트와 상호 작용해야 한다고 말합니다.
전자 큐비트의 특성을 측정한 후 220나노초 동안 큐비트가 중첩되어
나노초 만에 상태를 변화시키는 것을 발견했습니다.
이 성능은 몇 년 동안 개발되어 온 기존의 큐빗과 유사합니다.
그들은 시스템의 단순성이 비용 효율적인 제조에 적합하다고 생각하지만,
규모는 불확실합니다.
그러나 과학자들은 이제 플랫폼을 완성하기 시작했을 뿐이라고 주장합니다.
그들은 전자의 움직임을 기반으로 하는 전하 큐비트의 전자를 보다 안정적인 스핀 큐비트로 바꾸고
여러 큐비트도 얽힘으로써 일관성을 더욱 향상시킬 계획입니다.
그러나 이 작업은 아직 개발 초기 단계에 있습니다.
이에 비해 IBM은 작년에 127개의 초전도 큐비트를 가진 양자 칩을 공개했으며
올해 433큐비트와 2023년에 1,121큐비트를 갖춘 칩을 완성하기를 기대하고 있습니다.
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