| 중국과기대학, 76개 광자의 양자컴퓨팅 프로토타입 -“지우장(九章)”개발에 성공 | ||
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  중국과학기술대학교 Pan Jian-wei(潘建偉)/Lu zhao-yang(陸朝陽) 연구팀은 중국과학원 상하이마이크로시스템연구소, 국가병렬컴퓨터공학기술연구센터와 공동으로 76개 광자의 양자컴퓨팅 프로토타입 "지우장(九章)"을 구축해 실용 전망이 있는 "가우스 보손 샘플링(Gaussian boson sampling)" 임무의 쾌속 해법을 구현하였다. 동 양자컴퓨팅시스템의 가우스 보손 샘플링 처리 속도는 현재 최고속 슈퍼컴퓨터에 비해 100조 배 빠르고 구글이 2019년에 발표한 53개 초전도 큐비트 양자컴퓨팅 프로토타입 "시커모어(플라타너스)"와 등가적으로 비교해 100억 배 빠르다. 이로써 중국은 양자컴퓨팅 연구의 첫 번째 이정표인 "양자우월성(외국애서는 "양자패권"으로 칭함)"을 달성하였다. 해당 논문은 "Science"에 온라인으로 게재되었다. 원리적으로 초고속 병렬 컴퓨팅 능력을 보유하고 있는 양자컴퓨터는 클래식 컴퓨터에 비해 지수급 가속이 가능하다. 양자컴퓨터는 현재 유럽·북미 선진국이 각축전을 벌이는 초점이 되었다. 양자컴퓨터 관련 연구는 다음과 같은 3개 지표성 발전단계로 나뉜다. 첫 단계는 50~100개 큐비트를 보유한 고정밀도 전용 양자컴퓨터를 개발해 계산과학 중 양자컴퓨팅의 우월성을 구현하는 것이고 두 번째 단계는 수백 개 큐비트를 코히렌트 조종할 수 있는 양자시뮬레이터를 개발하는 것이며 세 번째 단계는 통합 가능한 큐비트 수효를 100만 수량급으로 대폭 향상시키고 결함 허용 양자 논리게이트를 구성하는 등 프로그래머블 범용 양자컴퓨팅 프로토타입을 개발하는 것이다. Pan Jian-wei 연구팀은 2017년에 세계 최초로 초기 클래식 컴퓨터(ENIAC)를 능가하는 광양자컴퓨팅 프로토타입을 개발하였고 2019년에 출력 복잡도가 48개 큐비트의 힐베르트공간에 해당하는 20광자 입력 60모드 간섭회로의 보손 샘플링을 구현해 양자컴퓨팅 우월성 달성에 거의 접근했다. 연구팀은 고효율, 높은 동일성, 매우 높은 밝기 및 대규모 확장능력을 동시에 보유한 양자광원을 자체적으로 개발해 76개 광자 100개 모드의 가우스 보손 샘플링 양자컴퓨팅 프로토타입 "지우장"(중국 고대의 가장 이른 수학서 "구장산술(九章算術)"을 기념하기 위해 지은 이름)을 성공적으로 구축하였다. 양자상태 공간 출력수가 1,030에 달하는 "지우장"의 가우스 보손 샘플링 처리 속도는 현재 세계 1위 슈퍼컴퓨터 "후가쿠(Fugaku)"에 비해 100조 배 빠르고 구글이 2019년에 발표한 53비트 양자컴퓨팅 프로토타입 "시커모어"와 등가적으로 비교해 100억 배 빠르다. 아울러 구글 53비트 무작위 회로 샘플링 실험에서 양자컴퓨팅 우월성이 샘플수효에 의존하던 허점을 폐쇄하였다. 해당 성과는 국제 양자컴퓨팅 연구에서 중국의 선두그룹 지위를 튼튼히 지켰고 향후 중대 실용가치를 지닌 문제를 해결할 수 있는 규모화 양자시뮬레이터 개발에 기술적 기반을 마련하였다. 해당 연구는 논문심사자로부터 "가장 선진적인 실험"이며 또한 "중대한 성과"란 평가를 받았다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-12/04/content_458918.htm?div=-1 |
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