ICT/융합

20개 초전도 큐비트 얽힘 달성

발행일 : 2019 / 08 / 14

최근, 중국 연구진이 20개 초전도 큐비트를 보유한 양자칩을 개발함과 아울러 전체적 얽힘을 구현함으로써 고체상태 양자소자에서 얽힘 상태 큐비트 수 생성 세계기록을 경신했다. 해당 성과는 “Science”에 게재됐다.

해당 초전도 큐비트 칩의 크기는 약 1cm2이고 20개 큐비트가 중심의 공진 캐비티 주변에 균일하게 분포됐다. 이는 저장(浙江)대학 초전도 양자 컴퓨팅 및 양자 시뮬레이션 연구팀이 실험실에서 달성한 4세대 회로 설계 방안이다. 그 목표는 임의적 2개 큐비트 사이의 직접적 “소통”을 달성함으로써 전체적 얽힘을 구현하려는데 있다. 전체적 얽힘은 전체 큐비트가 함께 협동하여 작업에 참여하게 하기 위한데 있으며 양자 제어는 양자 컴퓨팅 기술의 최고봉이다. 전체적 얽힘의 구현은 양자 제어 성공 여부를 검증하는 표지이다.

컴퓨터는 “0”과 “1”을 이용하여 정보 저장 및 처리를 수행한다. 고전컴퓨터의 1개 비트는 1개의 일반 스위치와 유사하며 0 또는 1이다. 양자컴퓨터의 양자 얽힘 및 중첩 특성으로 인하여 1개 큐비트는 동시에 0과 1을 대표할 수 있다.

실험실 제어 조건에서 연구팀은 187 나노초 내에 20개 인공원자가 “출발”시 상호간섭 상태로부터 여러 차례의 변화 과정을 거쳐 최종적으로 두 가지 상반되는 상태가 동시에 존재하는 얽힘상태 형성 과정을 포착했다. 해당 큐비트 제어에 의한 전체적 얽힘상태 형성은 연구팀이 진정으로 해당 큐비트를 활성화시켰음을 의미한다.

큐비트 수는 양자컴퓨터 성능을 평가하는 주요 지표이다. 큐비트 수가 50개 이상에 달할 경우 특정문제 처리에서 슈퍼컴퓨터의 운산 능력을 초월할 수 있다. 20개 초전도 큐비트를 보유한 양자칩은 전체 큐비트 사이를 상호 연결시킬 수 있는 특성을 갖고 있는데 이는 양자칩의 작동 효율을 향상시킬 수 있으며 또한 20 비트 얽힘을 선도적으로 달성한 주요 원인이다.

해당 연구는 저장대학, 중국과학원 물리연구소, 중국과학원 자동화연구소, 베이징계산과학연구센터 등이 공동으로 수행했다.