완전히 프로그래밍 가능한 최초의 광학 양자 컴퓨터 출시: 가장 강력한 슈퍼컴퓨터인 Fugaku보다 7.8조 배 더 강력함

슈퍼컴퓨터는 일반적으로 기존 컴퓨터로는 해결할 수 없는 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 그렇다면 슈퍼컴퓨터의 속도가 충분하지 않다면 어떨까요? 이제 새로운 유형의 광자 양자 컴퓨터는 기존 슈퍼컴퓨터가 9,000년 이상 걸리는 작업을 단 36마이크로초 만에 완료할 수 있습니다.

Borealis라고 불리는 이 광자 양자 컴퓨터는 클라우드를 통해 대중에게 양자 이점을 제공할 수 있는 최초의 기계입니다.

이론적으로 양자 컴퓨터는 양자 이점을 가지며 기존 컴퓨터가 해결할 수 없는 문제에 대한 답을 찾을 수 있습니다. 양자 컴퓨터의 컴퓨팅 성능은 큐비트 수에 따라 기하급수적으로 증가합니다.

Google, IBM, Amazon과 같은 거대 기술 기업과 IonQ와 같은 스타트업은 모두 초전도 회로 또는 이온 트랩을 기반으로 하는 큐비트에 의존합니다. 이러한 방법의 한 가지 단점은 열이 큐비트를 파괴할 수 있고 저온을 제어하는 ​​시스템이 매우 비싸기 때문에 모두 극도로 낮은 온도가 필요하다는 것입니다.

반면, 광자 큐비트를 기반으로 하는 양자 컴퓨터는 원칙적으로 실온에서 작동할 수 있으며 기존 광섬유 기반 통신 시스템에 쉽게 통합될 수 있어 잠재적으로 양자 컴퓨터를 강력한 네트워크에 연결하고 양자 인터넷에도 연결하는 데 도움이 됩니다. .

최근에는 시카모어(Sycamore), 지우장(Jiuzhang) 등 양자컴퓨터가 속속 출시됐다. 그중 Jiuzhang-2는 중국 과학기술대학에서 개발한 광자 기반 양자 컴퓨팅 프로토타입으로 Gaussian Bose 샘플링 문제에서 Jiuzhang-2의 처리 속도는 수십억 배(10의 24승)입니다. 가장 빠른 슈퍼컴퓨터보다 빠릅니다.

나인 챕터 2의 가장 큰 단점은 고정된 반사 거울과 렌즈에 의존한다는 것입니다. 따라서 프로그래밍이 불가능하므로 전체 적용이 제한됩니다.

토론토에 본사를 둔 양자 컴퓨팅 스타트업 Xanadu는 "프로그래밍 가능 광자 프로세서의 양자 컴퓨팅 우수성"이라는 새로운 연구에서 완전히 프로그래밍 가능한 최초의 광자 양자 컴퓨터일 수 있는 새로운 장치 Borealis를 공개했습니다. . 이번 연구는 학술지 네이처(Nature) 6월 1일자에 공식 게재됐다.

문서 링크: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x.pdf

"Borealis는 인터넷에 연결된 모든 사람을 위한 최초의 컴퓨터입니다. 이 연구의 수석 저자이자 Xanadu 시스템 통합 팀의 리더인 Jonathan Lavoie는 "양자 컴퓨팅의 장점을 갖춘 공개적으로 이용 가능한 기계입니다."라고 말했습니다. Borealis에서 큐비트는 빛의 펄스로 형성된 소위 "압착 상태"로 구성됩니다. 이는 여러 광자의 중첩으로 구성됩니다. 양자 물리학의 초현실적 특성으로 인해 전통적인 큐비트는 데이터의 0 또는 1을 나타낼 수 있는 중첩이라는 상태로 존재할 수 있는 반면, 압착 상태는 0, 1, 2, 3 이상의 상태로 존재할 수 있습니다.

Borealis는 최대 216개의 압축된 광 펄스 시퀀스를 생성할 수 있습니다. Lavoie는 "Borealis가 기존의 216큐비트 장치와 동일하지 않다는 점을 인식하는 것이 중요합니다. 압축된 상태에서 큐비트를 사용하기 때문에 초전도 회로 큐비트 또는 이온 트랩을 기반으로 하는 장치와는 다른 양자 작업을 처리합니다."라고 말했습니다.

완전히 프로그래밍 가능한 광 프로세서의 고차원 GBS.

실험에서 연구원들은 무작위 데이터 패치를 분석하는 기계를 사용하여 Gaussian Boson Sampling이라는 작업에서 Borealis를 테스트했습니다. 가우스 보존 샘플링은 어떤 분자가 서로에게 가장 적합한지 식별하는 등 많은 실용적인 응용 분야를 가질 수 있습니다. 이전 작업에서 Jiuzhang-2는 144개의 압축된 광 펄스에서 최대 113개의 광자를 감지했습니다. 이 연구에서 보레알리스는 일반적인 125개에 비해 압축된 광 펄스 시퀀스에서 최대 219개의 광자를 감지했습니다. 전체적으로 과학자들은

Borealis가 2021년 세계에서 가장 빠른 기존 슈퍼컴퓨터인 Fugaku보다 7조 8천억 배 더 빠르게 가우스 보존 샘플링을 수행할 수 있을 것으로 추정합니다

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Borealis의 주요 발전은 광자수 분해 감지기를 사용한다는 것입니다. 이전 기계는 "감지된 광자 없음"과 "적어도 하나의 광자가 감지됨"만을 구별하도록 설계된 임계값 감지기를 사용했습니다. Lavoie는 광자 양자 컴퓨터가 해결할 수 있는 계산 문제의 크기가 감지할 수 있는 광자의 수에 따라 기하급수적으로 증가하므로 광자 수 분해 검출기를 통해 Borealis는 이전 광자 양자 컴퓨터보다 5천만 배 이상 빠르게 실행할 수 있다고 말했습니다. . Xanadu는 클라우드를 통해 모든 사람이 Borealis를 사용할 수 있게 해줍니다. Lavoie는 "우리는 더 널리 사용할 수 있도록 파트너와 협력하고 있습니다."라고 말했습니다. "우리는 이 공개가 양자 이점과 일반적인 가우시안 보존 샘플링에 대한 더 많은 연구에 영감을 주기를 바랍니다."

Lavoie는 Xanadu에 대한 향후 연구는 양자 문제를 해결하기 위해 오류 수정 및 궁극적으로 오류 허용을 달성하는 데 전적으로 초점을 맞출 것이라고 말했습니다. 컴퓨팅에서 가장 중요한 문제. Borealis를 구축하면서 배운 많은 기술과 교훈은 [미래 모델] 아키텍처에 통합될 것입니다.

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