벨기에 연구원들은 큐비트의 산업 생산을 향해 나아가고 있습니다.

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Imec의 양자 컴퓨팅 프로그램 엔지니어인 Shana Massar는 다음과 같이 말합니다. "양자 컴퓨터의 목표는 일상 작업을 수행하기 위해 이미 알려진 기존 컴퓨터를 대체하는 것이 아닙니다. 우리는 매우 특정한 문제 세트, 즉 다음과 같은 문제를 해결하기 위해 양자 컴퓨터가 필요합니다. 복잡성이 높다."

양자 컴퓨팅 사용 사례의 한 가지 예는 최적화 문제를 해결하는 것입니다. 또 다른 하나는 분자 시스템을 시뮬레이션하는 것입니다. 이는 재료 과학에 대한 더 나은 이해를 얻기 위해 수행될 수 있으며 새로운 약물을 발견하는 데 도움이 될 수도 있습니다.

양자 컴퓨터에서는 정보가 기존 컴퓨터와 근본적으로 다른 방식으로 조작됩니다. 클래식 컴퓨터에서 논리 요소는 0 또는 1의 두 가지 상태 중 하나를 취할 수 있는 비트입니다. 양자 컴퓨터에서 논리 요소는 큐비트 또는 양자 비트이며, 이는 초기화, 조작 및 읽을 수 있는 일관된 2단계 시스템으로 정의됩니다.

Massar는 "비트의 상태를 살펴보면 상태는 0 또는 1이며 이는 결정론적 측정으로 이어지는 반면 큐비트는 상태의 중첩을 갖습니다."라고 Massar는 말합니다.

"0과 1의 동시 선형 조합입니다. 하지만 읽어낸 후에는 특정 확률에 따라 0 또는 1이 되며 이는 확률적 측정으로 이어집니다.

"양자 컴퓨터에는 얽힘이라는 또 다른 기능이 있습니다. 고전적인 비트 상태는 서로 독립적이므로 N 비트가 N 상태를 저장한다는 사실로 이어집니다. 그러나 큐비트는 얽힐 수 있습니다. 결합될 수 있습니다. 즉, N 큐비트가 '처리할 수 있음을 의미합니다. ' 어떤 의미에서는 N 상태의 2승까지 가능합니다. 모든 상태에 동시에 논리 연산을 적용하면 대규모 병렬화와 매우 높은 계산 능력을 얻을 수 있습니다."

그러나 누군가가 반복 가능한 방식으로 신뢰할 수 있는 큐비트를 생성하는 방법을 찾을 때까지는 양자 컴퓨팅에 대한 이러한 약속 중 어느 것도 결실을 맺지 못할 것입니다. Qubits는 현재 맞춤형 방식으로 실험실에서 구현되고 있지만 Imec의 연구원들은 이를 바꾸고 싶어합니다. 그들은 산업 규모로 큐비트를 생산하는 방법을 찾기 시작했습니다.

Quantum의 과학 ​​디렉터이자 프로그램 디렉터인 Kristiaan De Greve는 "100만 큐비트 시스템 또는 의미 있는 양자 컴퓨터를 구축하려면 큐비트 변동성을 줄이고 생산 수율을 높이는 동시에 충실도와 일관성을 유지해야 합니다."라고 말합니다. Imec에서 컴퓨팅.

"세계 최고의 연구실 중 일부가 사용해 온 방법으로는 끝까지 갈 수 없을 것입니다. 우리는 다른 접근 방식을 가지고 있으며 반도체 산업의 기존 도구를 사용할 수 있는지 확인하려고 노력하고 있습니다. 변동성이 낮고 수율이 높은 매우 복잡한 회로를 생산했습니다."

큐비트를 구현하는 방법에는 양자 광학, 포획된 이온, 자기 공명, 초전도체, 다이아몬드의 질소 결손, 양자점 등 여러 가지 접근 방식이 있습니다. Imec 연구원들은 초전도 장치와 반도체 양자점이라는 두 가지 기술에 중점을 두고 있습니다.

이러한 선택의 한 가지 이유는 Imec이 이러한 기술을 고품질 큐비트를 만드는 유망한 방법으로 보고 있기 때문입니다. 그러나 두 번째 이유(Imec의 가장 큰 이유)는 이 두 기술의 큐비트가 Imec이 매우 높은 품질을 보유하고 있는 CMOS(상보성 금속 산화물 반도체) 시설과 1차 호환되는 방식으로 제작될 수 있다는 것입니다.

두 접근 방식의 한 가지 과제는 매우 낮은 온도에서 작동한다는 것입니다. 이러한 이유로 Imec에서는 극저온에서도 작동할 수 있는 전자공학인 극저온 전자공학에 대한 연구도 진행하고 있습니다.

Imec은 프로그래머가 프로그램을 실행하고 결과를 읽을 수 있도록 큐비트를 설정할 수 있도록 하는 필수 전자 인터페이스와 함께 적합하고 안정적인 큐비트 및 큐비트 배열을 구축하는 것을 목표로 합니다.

최적의 생산 기술을 발견하기 위해 Imec은 다양한 재료, 아키텍처 및 생산 기술을 시도하여 큐비트를 생성한 다음 결과를 테스트하여 어떤 기술이 가장 잘 작동하는지 측정하는 연구 프로세스를 설정했습니다.