기초과학

양자얽힘에 의한 단열 양자컴퓨터 구현 경로 개발

발행일 : 2018 / 11 / 15

최근, 후난(湖南)대학 물리·마이크로전자과학학원 교수 리푸샹(李福祥)은 미국 과학자와 공동으로 양자얽힘 메커니즘을 도입하여 엄밀한 연산 가능한 단열 양자컴퓨팅 모델을 제안하였다. 해당 모델은 양자패권의 구현에 가능한 방안을 제공하였다. 본 논문은 “양자 적분가능 조건에서의 양자 어닐링 및 열화”라는 제목으로 “Physical Review Letters”에 게재되었다.

양자역학 기반 양자컴퓨터는 최근 핫이슈로 떠오르고 있으며 양자컴퓨팅에 의한 양자패권 구현은 이론 연구자들의 주요한 모델링 대상으로 되고 있다. 양자컴퓨팅을 구현하는 방안에는 양자회로, 단열 양자컴퓨팅, 양자 무작위 걸음, 토폴로지컬 양자 컴퓨팅 등 모델을 포함한 다양한 방법이 있다. 해당 모델에 의한 양자컴퓨팅 연구는 비교적 큰 진전을 가져왔다. 그러나 유비쿼터스 결함 허용 양자컴퓨팅 기술을 아직 파악하지 못하였기에 양자패퀀의 구현에서 어려움을 겪고 있다. 캐나다 D-Wave 회사에서 세계 첫 상업용 양자컴퓨터를 개발하였지만 많은 연구자들은 해당 시스템의 컴퓨팅 과정은 진정한 양자 가속을 구현하지 못하였으며 컴퓨팅 결과는 고전적 물리 모델로 획득한 결과와 차이가 없다고 주장하고 있다.

리푸샹 교수는 미국 Los Alamos National Laboratory(LANL) 교수 Nicolae Sinitsyn, 미국 Wayne State University(WSU) 교수 Vladimir Chernyak와 공동으로 새로운 단열 양자컴퓨팅 모델을 제안하였다. 해당 모델은 “양자얽힘 상태”를 도입함과 아울러 양자 적분 조건을 만족하는 새로운 모델을 채택하여 단열 양자컴퓨팅 과정에서 초기상태를 양자얽힘 상태로 제작하면 일정한 오류율을 유지하는 조건에서 양자컴퓨팅 속도를 대폭 향상시킬 수 있음을 입증하였다. 본 결과는 단열 양자컴퓨터의 제작에 이론적 근거를 제공하였을 뿐만 아니라 새로운 방안의 실험 설계에 아이디어 및 방향을 제공하였다.