물리 양자 컴퓨터의 실현을 위한 노력

2013.12.18 13:14

양자 컴퓨터의 실현을 위한 노력 http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2013120707&service_code=03
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-12-18

독일 카셀의 물리학자인 Chrisiane Koch 박사는 그를 지원하는 연구진과 함께, 전문가들 사이에서 상당한 관심을 불러일으킬 만한 발견을 이루었다. 그녀의 연구 과정에서 확립된 기준은 양자 컴퓨터를 좀 더 실현 가능한 개발로 이끄는데 도움을 줄 것이다. 전류의 흐름이 존재하든지, 아니면 존재하지 않든지, 전통적인 비트를 사용하는 컴퓨터는 오직 이러한 두 기본 상태 사이에서만 결정을 내린다. 따라서 메시지의 암호 해독과 같은 복잡한 작업은 이를 해결하는 데 오랜 시간을 소요한다. 컴퓨터 과학자들은 양자 컴퓨터의 개발이 그러한 작업을 기하급수적으로 가속화시킬 수 있으리라 희망하고 있다. 이는 가능하다. 왜냐하면, 양자 컴퓨터의 양자 비트(또는 퀴빗)는 동시에 여러 상태를 인식할 수 있고, 이로 인해 다양한 논리 작업을 동시에 실행할 수 있기 때문이다. 이는 현대 기술의 능력을 훨씬 뛰어넘어, 복잡한 계산을 처리할 수 있는 능력을 제공하는 것이다.

최초의 양자 컴퓨터가 실제로 이러한 원칙을 기반으로 매우 빠른 계산을 수행할 수 있었지만, 이러한 양자 작업을 검증하기 위해서는 엄청난 시간이 지속되고 있다. 이러한 주요 원인은 관련 정보를 들여오고, 내보내는 것이 여전히 정통적인 방식에 의존하고 있기 때문이다. 간단히 말하자면, 양자 컴퓨터가 더 많은 퀴빗을 등록할수록, 논리 작업에 따른 그것의 조건을 결정하는데 있어, 더 많은 시간과 노력이 걸린다는 것이다. 현재의 프로토콜로는 아주 적은 수의 퀴빗이 등록되었다 하더라도, 이 양자 작업이 정확하게 실행되었는지를 확인하는 데 며칠이 소요된다. 예를 들어, 세 개의 퀴빗을 확인하기 위해서는, 20억 개의 측정이 요구된다. 비록 이러한 각각의 측정이 오직 몇 마이크로초 안에 이루어진다 하더라고, 이 경우에 측정을 완료하는 과정에는 한 시간이 소요된다. 또한, 증가하는 퀴빗의 수로, 더 많은 무작위적 검사가 이루어져야 하고, 따라서 오직 8개의 퀴빗을 확인하는데 1년의 측정 시간이 소요된다.

권위 있는 Physical Review Letters에 발표된 그들의 연구에서, Daniel Reich와 Giulia Gualdi 박사, 그리고 Koch 교수는 그러한 작업이 최소한의 자원을 이용하여 확인될 수 있음을 보여주었다. “요구되는 자원은 지금까지 추정된 것보다 훨씬 적다”고 카셀 대학의 양자 역학 및 제어학부의 Koch 교수가 말했다. 양자 작업이 가진 수학적 특성을 독창적으로 사용함에 따라, 카셀 연구진은 필요한 측정 시간을 상당히 줄일 수 있는 방법을 개발했다. 8 퀴빗의 검증에서는 이전에 걸렸던 몇 백일 대신에 오직 3일 만이 소요될 것이다. “양자 컴퓨터의 모든 구성 요소가 그들이 해야 하는 데로 정확히 작동할 때, 가장 큰 효율성을 보여줄 수 있다”고 Koch 교수가 이 과정에 관해 설명했다. 이 연구는 양자 컴퓨터 설계자로 하여금, 그러한 컴퓨터의 구체적인 실현을 위해서는 어떠한 프로토콜이 가장 적합한지를 결정하는데 도움을 줄 것이다. 이 연구는 양자 컴퓨터의 실제적 사용에 한 걸음 다가가게 하였다. 카셀 대학 연구진의 결과는 실제적 연구의 맥락에서 곧 시험될 예정이다.

[출처] http://phys.org/news/2013-12-team-results-quantum-realistic.html

자료를 가져가실 때에는 출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』을 밝혀 주시기 바랍니다.

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