하버드 연구원들은 의학, 과학, 금융을 포함한 다양한 분야에서 판도를 바꾸는 발전을 가능하게 할 초고속 기술인 안정적이고 확장 가능한 양자 컴퓨팅에 대한 탐구에서 중요한 이정표를 실현했습니다.

Joshua and Beth Friedman 대학의 물리학 교수이자 Harvard Quantum Initiative의 공동 책임자인 Mikhail Lukin이 이끄는 팀은 최대 48개의 논리 큐비트를 인코딩하고 수백 개의 큐비트를 실행할 수 있는 최초의 프로그래밍 가능한 논리 양자 프로세서를 만들었습니다.논리적 게이트 작동은 이전 노력에 비해 크게 개선되었습니다.

에 게시됨자연,일하다George Vasmer Leverett 물리학 교수인 Markus Greiner와 공동으로 수행되었습니다.MIT의 동료들;그리고 하버드 연구소의 기술을 기반으로 설립된 보스톤 회사인 QuEra Computing이 있습니다.

이 시스템은 오류 수정 양자 컴퓨터에서 대규모 알고리즘 실행을 최초로 시연한 것으로, 초기 내결함성 또는 안정적으로 중단되지 않는 양자 계산의 출현을 예고합니다.

루킨은 이번 성과를 인공 지능 분야의 초창기와 유사한 가능한 변곡점으로 설명했습니다. 오랫동안 이론화되었던 양자 오류 수정 및 내결함성 아이디어가 결실을 맺기 시작했습니다.

루킨은 "이것은 매우 특별한 일이 다가오고 있다는 것이 분명한 순간 중 하나라고 생각한다"고 말했다."앞으로 여전히 과제가 남아 있지만, 이 새로운 발전이 대규모의 유용한 양자 컴퓨터를 향한 발전을 크게 가속화할 것으로 기대합니다."

국립과학재단(National Science Foundation)의 데니스 콜드웰(Denise Caldwell)도 이에 동의합니다.

NSF의 물리학 프론티어 센터(Physics Frontiers Centers)와 양자 도약 챌린지 연구소(Quantum Leap Challenge Institutes) 프로그램을 통해 연구를 지원한 수학 및 물리 과학 부서의 부국장 대행인 Caldwell은 "이 획기적인 발전은 양자 공학 및 설계의 역작입니다."라고 말했습니다."팀은 다음을 사용하여 양자 정보 처리 개발을 가속화했을 뿐만 아니라중성 원자, 그러나 과학과 사회 전체에 혁신적인 이점을 제공할 수 있는 대규모 논리적 큐비트 장치 탐색에 대한 새로운 문을 열었습니다."

그것은 길고 복잡한 길이었습니다.

양자 컴퓨팅에서는 양자 비트 또는 "큐비트"는 고전 컴퓨팅의 이진 비트와 같은 하나의 정보 단위입니다. 20년 넘게 물리학자와 엔지니어들은 양자 컴퓨팅이 원칙적으로 원자, 이온,또는 광자 - 물리적 큐비트를 생성합니다.

그러나 계산을 위해 양자 역학의 기이함을 성공적으로 활용하는 것은 본질적으로 불안정하고 양자 상태에서 붕괴되기 쉬운 충분히 많은 수의 큐비트를 단순히 축적하는 것보다 더 복잡합니다.

이 영역의 실제 동전은 소위 논리적 큐비트입니다. 즉, 양자 알고리즘에 사용할 정보를 저장할 수 있는 중복되고 오류가 수정된 물리적 큐비트 묶음입니다.기존 비트처럼 제어 가능한 단위로 논리 큐비트를 생성하는 것은 이 분야의 근본적인 장애물이었으며, 양자 컴퓨터가 논리 큐비트에서 안정적으로 실행될 수 있을 때까지 이 기술이 실제로 도약할 수 없다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다.

현재까지 최고의 컴퓨팅 시스템은 하나 또는 두 개의 논리적 큐비트와 그 사이에 단 하나의 코드 단위와 유사한 하나의 양자 게이트 작동을 시연했습니다.

하버드 팀의 획기적인 발전은 수년간의 연구를 바탕으로 이루어졌습니다.양자 컴퓨팅중성 원자 배열로 알려진 아키텍처는 Lukin의 연구실에서 개척되었습니다.최근에는 QuEra에 의해 상용화되고 있습니다.라이센스 계약Lukin 그룹이 개발한 혁신을 기반으로 한 특허 포트폴리오를 위해 Harvard 기술 개발 사무소와 협력했습니다.

시스템의 핵심 구성 요소는 초저온의 부유 루비듐 원자 블록으로, 그 안에서 원자(시스템의 물리적 큐비트)가 이동하고 쌍으로 연결되거나 계산 중에 "얽힐" 수 있습니다..

얽힌 원자 쌍은 컴퓨팅 능력의 단위인 게이트를 형성합니다.이전에 팀은 얽힘 작업에서 낮은 오류율을 보여주어 중성 원자 배열 시스템의 신뢰성을 입증했습니다.

논리적 양자 프로세서를 통해 연구원들은 이제 레이저를 사용하여 논리적 큐비트의 전체 패치에 대한 병렬 다중화 제어를 시연합니다.이 결과는 개별 물리적 큐비트를 제어하는 ​​것보다 더 효율적이고 확장 가능합니다.

논문 제1저자인 그리핀 예술과학대학원 Dolev Bluvstein은 "우리는 물리적 큐비트 대신 오류 수정 큐비트를 사용하여 알고리즘 테스트를 시작하고 더 큰 장치를 향한 길을 가능하게 하는 방향으로 현장에서 전환을 표시하려고 노력하고 있습니다."라고 말했습니다.박사.루킨 연구실의 학생.

팀은 48개의 논리 큐비트에서 더 많은 유형의 작업을 시연하고 현재와 같이 수동 사이클링이 아닌 지속적으로 실행되도록 시스템을 구성하기 위해 계속 노력할 것입니다.

이 이야기는하버드 가제트, 하버드 대학의 공식 신문.추가적인 대학 소식을 보려면 다음 사이트를 방문하세요.Harvard.edu.소환