구글에서 개발한 양자컴퓨터의 성능

구글에서 개발한 양자컴퓨터의 성능, 구글은 컴퓨터 과학 분야에서 비약적인 발전을 이루었습니다. 구글은 시카모어(Sycamore)라고 불리는 최첨단 양자컴퓨터를 사용하여 일반 기계로는 사실상 불가능하다고 여겨지는 문제를 해결함으로써 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터에 비해 "양자 우위"를 주장했다. 양자컴퓨터는 200초 안에 복잡한 계산을 완료했습니다. 산타 바바라 캘리포니아대학(University of California)의 실험 물리학자인 존 마티니스(John Martinis)가 이끄는 연구팀은 같은 게산이 완료되는데 약 10,000년이 걸리는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터까지도 같은 계산을 할 것이라고 수요일(10월 23일) 자연 저널에서 발표했습니다.

Martinis 연구실의 대학원생 브룩스 폭스 (Brooks Foxen)는 "현재 10,000년으로 추정되는 고전적인 시뮬레이션 시간은 고전적인 하드웨어와 알고리즘의 개선으로 줄어들 것으로 보인다. 그러나 우리는 현재 1.5조배나 더 빠르기 때문에 우리는 이 성과에 대한 주장을 편하게 생각합니다."라고 양자컴퓨터의 우월성을 언급하면서 덧붙였다. 양자컴퓨터는 양자역학의 물리학을 이용하여 고전적인 반도체 기반 컴퓨터로는 불가능하지는 않지만 매우 어려운 문제를 해결합니다. Google이 정복하기로 선택한 계산은 매우 긴 난수 목록을 생성하고 백만번 이상 값을 확인하는 것과 같습니다. 그 결과 양자역학의 세계 밖에서는 특별히 유용하지 않은 솔루션이지만 장치의 처리 능력에 큰 영향을 미칩니다.

불확실성의 힘, 일반 컴퓨터는 정보의 "비트"를 사용하여 계산을 수행합니다. 이 정보는 온 및 오프 스위치와 같이 1 또는 0의 두 가지 상태에서만 존재할 수 있습니다. 양자컴퓨터는 양자비트 또는 "qubits"를 모두 사용합니다. 동시에 0입니다. 양자역학의 이 기괴한 결과를 중첩 상태라고하며 양자컴퓨터가 고전 컴퓨터에 비해 유리한 점입니다. 예를 들어, 한 쌍의 비트는 주어진 시간에 네 가지 가능한 상태 조합 (00, 01, 10 또는 11)중 하나만 저장할 수 있습니다. 각 큐비트가 동시에 두 값 (0과 1)을 나타내기 때문에 한 쌍의 큐비트가 동시에 네 가지 조합을 모두 저장할 수 있습니다. 큐비트를 더 추가하면 컴퓨터의 성능이 기하급수적으로 증가합니다. 3큐비트는 8개의 조합을 저장하고 4큐비트는 16개의 조합을 저장합니다. 53 큐비트를 가진 Google의 새로운 컴퓨터는 253개의 값 또는 10,000,000,000,000 (10조) 이상의 조합을 저장할 수 있습니다ㅓ. 이 숫자는 양자역학의 또 다른 기본적이고 똑같이 기괴한 속성이 얽힌 상태에 들어서면 더욱 인상적입니다.

Albert Einstein에 의해 "먼 거리에서의 스푸키 동작"으로 묘사 된 현상에서, 특정 시점에서 상호 작용한 입자가 얽힐 수 있습니다. 즉, 한 입자의 상태를 측정하면 입자 사이의 거리에 관계없이 다른 입자의 상태를 동시에 알 수 있습니다. 양자컴퓨터의 큐비트가 얽혀있으면 모두 동시에 측정 할 수 있습니다. Google의 양자 컴퓨터는 복잡한 중첩 상태에서 53큐비트를 얽는 초전도 금속의 미세회로로 구성됩니다. 얽힌 큐비트는 0에서 253 사이의 난수를 생성하지만 양자간섭으로 인해 일부 난수가 다른 것보다 더 많이 나타납니다. 컴퓨터가 이 난수를 수백만번 측정할 때 분포가 고르지 않은 패턴이 생깁니다.

"클래식 컴퓨터의 경우 이러한 작업의 결과를 계산하기가 훨씬 어렵습니다. 253개의 가능한 상태 중 하나에 있을 확률을 계산해야하기 때문입니다. 53개는 큐비트 수에서 비롯됩니다ㅓ. 상태는 사람들이 양자 컴퓨팅에 관심을 갖는 이유이다."고 Foxen은 말했다. 양자얽힘과 중첩의 이상한 특성을 활용하여 Martinis의 실험실은 200초 만에 Sycamore칩을 사용하여 이 분포 패턴을 생성했습니다. 종이로 양자 컴퓨터가 왜 전통적인 컴퓨터보다 성능이 좋은지 쉽게 알 수 있습니다. 현실세계에서 과제를 보여주는것은 또 다른 이야기입니다. 클래식 컴퓨터는 프로세서에 수백만 개의 작동 비트를 쌓을수 있는 반면, 양자컴퓨터는 작동 할 수 있는 큐비트 수를 확장하는데 어려움을 겪고 있습니다.

얽힌 큐비트는 짧은 시간후에 엉키지않고 노이즈와 오류에 취약합니다. 이 구글의 성과는 퀀텀 컴퓨팅의 세게에서 확실히 위업이기는 하지만 이 분야는 아직 초기단계에 있으며 실질적인 양자컴퓨터는 아직 멀어지고있다. 하지만 엄청난 발명임에는 분명하다.