세계 최초 상온 양자컴퓨터 출시! 절대 영도는 필요하지 않습니다. 주 코어는 실제로 "다이아몬드로 둘러싸여 있습니다"

양자 컴퓨팅은 현재 가장 흥미롭고 과장된 연구 분야 중 하나입니다. 이와 관련해 독일과 호주의 스타트업인 퀀텀 브릴리언스(Quantum Brilliance)는 최근 큰 일을 해냈습니다. 세계 최초의 다이아몬드 기반 상온 양자 컴퓨터가 먼 오세아니아에 성공적으로 설치되었습니다!

세계 최초의 상업용 상온 양자 컴퓨터

간단히 말하면 Quantum Brilliance의 양자 컴퓨터에는 절대 영도도 복잡한 레이저 시스템도 필요하지 않습니다. 그렇다면 왜 실온이 이야기할 가치가 있는 것일까요?

양자 컴퓨팅 시스템의 기본 아이디어는 큐비트가 단순히 "1"이나 "0"이 아닌 "중첩 상태"라는 조합의 상태에 있을 수 있다는 것입니다. 이는 두 개의 큐비트가 "01", "10", "11", "00"의 중첩 상태에 있을 수 있어 더 많은 상태와 데이터를 나타낼 수 있음을 의미합니다.

그러나 문제는 이러한 시스템이 여전히 환경에 매우 민감하다는 것입니다. Qubits는 "일관성 시간"이라는 매우 제한된 시간 동안만 주어진 중첩 상태를 유지할 수 있습니다. 일관성 시간이 제한되면 큐비트에서 수행되는 계산에 오류가 발생할 수 있습니다.

기존 양자 컴퓨터에서는 양자 일관성을 보장하기 위해 특별한 냉각 방법이 필요하지만, 상온 양자 컴퓨터에서는 이 단계를 생략할 수 있습니다. 양자 일관성, 즉 입자가 파동처럼 행동해야 한다는 사실은 모든 양자 효과의 기초입니다.

그렇다면 Pawsey는 어떻게 양자 컴퓨터의 상온 작동을 달성할까요?

Quantum Brilliance에서 사용하는 독특한 양자컴퓨팅 방식에 관한 내용입니다.

그들은 전통적인 이온 사슬, 실리콘 양자점 또는 초전도 전송 큐비트를 사용하지 않고 합성 다이아몬드에서 자연적으로 발생하는 질소 구멍 중심을 활용했습니다.

질소 구멍은 구멍에 인접한 대체 질소 원자로 구성된 다이아몬드 격자의 결함을 말합니다.

이러한 질소 홀 센터는 광발광을 생성하는 능력이 있으며 큐비트와 직접 상호 작용할 필요 없이 방출된 빛의 특성을 기반으로 큐비트의 스핀을 읽을 수 있습니다. 자기장, 전기장, 마이크로파 복사 및 빛과 같은 많은 기술을 직접 사용하여 질소 구멍의 전자 스핀을 제어할 수 있습니다.

질소 구멍이 있는 다이아몬드 격자 구조 회사가 앞서 공개한 백서에 따르면 상온에서 작동하는 다이아몬드 양자컴퓨터는 일련의 프로세서 노드로 구성된다.

각 프로세서 노드는 NV(질소 홀) 중심과 핵 스핀 클러스터(고유 질소 핵 스핀과 최대 4개의 인근 13C 핵 스핀 불순물)로 구성됩니다. 핵 스핀은 컴퓨터의 큐비트 역할을 하고, 질소 홀은 양자 버스 역할을 하여 큐비트의 초기화 및 판독은 물론 노드 내 및 노드 간 다중 큐비트 작업을 중재합니다.

2021년에는 입증된 초기화 및 판독 충실도가 99.6%를 초과하는 반면 단일 및 이중 큐비트 게이팅 충실도는 각각 99.99% 및 99%를 초과하며 해당 게이팅 시간은 약 10마이크로초입니다.

일부 연구에 따르면 더욱 발전된 양자 제어 기술을 사용하면 게이트의 충실도가 99.999%를 초과할 수 있고 게이트 작동 시간이 1마이크로초 미만이 될 수 있는 것으로 나타났습니다.

임플란트 마스크 제조의 한계와 주입된 이온의 산란으로 인해 NV 센터를 생성하기 위한 기존의 "하향식" 질소 이온 주입 기술로는 이 정확도를 달성할 수 없습니다.

Quantum Brilliance의 주요 발명품 중 하나는 표면 화학과 포토리소그래피를 통해 이러한 한계를 극복하는 "상향식" 원자 정밀 다이아몬드 제조 기술입니다. 또 다른 중요한 발명품은 다이아몬드 양자컴퓨터의 전기적, 광학적, 자기적 제어 시스템을 소형화, 통합한 통합 양자칩이다.

하지만 백서에 따르면 시스템에는 5큐비트만 있는데, 이는 Google의 72큐비트와는 분명히 거리가 멀습니다.

양자 가속기 + 슈퍼컴퓨팅 =?

대부분의 양자 컴퓨팅 작업은 이제 IBM의 Quiskit 및 Nvidia의 cuQuantum 이니셔티브와 같은 플랫폼의 시뮬레이션 환경에서 수행됩니다. 게다가 현재 양자컴퓨터의 주류는 메인프레임이다. 기존 제품은 대개 수 제곱미터, 심지어는 방 크기를 의미한다.

이는 다양한 양자 하드웨어가 메인프레임의 크기를 제한하기 때문입니다. 메인프레임은 작동하기 위해 초저온 및/또는 초저압과 복잡한 제어 시스템이 필요한 깨지기 쉬운 대형 기계이기 때문입니다. 상온 양자 컴퓨터가 없다면 전 세계 모든 슈퍼컴퓨팅과 클라우드 컴퓨팅 시설에 여러 개의 양자 메인프레임이 있지만 이를 널리 적용할 정도로 홍보할 수 없는 상황이 될 것입니다. 슈퍼컴퓨팅 센터 내에 상온 양자 컴퓨터를 배포하면 연구원은 현장 컴퓨팅, 유지 관리 및 통합을 실제로 활용할 수 있습니다.

동시에 Pawsey 슈퍼컴퓨팅 연구센터와의 협력도 병목 현상을 진단하고 양자 분석이 가능한 초기 하이브리드 환경을 구축해 양자와 고전 시스템의 결합을 가속화하는 것을 목표로 하고 있다. 클래식 통합 개선.

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Pawsey의 전무이사인 Mark Stickells는 양자 가속기를 HPC 아키텍처에 통합하면 4,000명의 연구원이 두 시스템이 어떻게 함께 작동할 수 있는지 더 많이 배울 수 있을 것이라고 말했습니다. 이는 실용적인 응용을 시연할 수 있는 테스트베드를 제공하여 우리 연구원들이 보다 효율적으로 작업하여 양자 과학을 발전시키고 미래 연구를 가속화할 수 있도록 할 것입니다. "이것은 하이브리드 컴퓨팅의 미래를 향한 중요한 단계입니다."

1억 달러 이상 지출: 싱가포르가 최초의 양자 컴퓨터를 구축합니다

5월 31일 Asia Tech x Singapore에서 부총리 겸 조정 장관 경제 정책 담당이자 국립 연구 재단(National Research Foundation) 회장인 Heng Swee Keat는 양자 공학 프로그램(QEP)이 공식적으로 시작되었다고 발표했습니다. 싱가포르는 양자 컴퓨팅, 양자 보안 통신 및 양자 장치 제조 분야의 역량을 개발하기 위해 3개의 국가 플랫폼을 통합할 예정입니다.

싱가포르의 연구, 혁신 및 기업 2020 계획에 따르면 이 계획은 최대 3.5년 동안 이 세 가지 플랫폼에 2,350만 싱가포르 달러(약 1억 1,400만 위안)를 투자합니다. 이러한 플랫폼은 연구 커뮤니티 전반에서 추가 지원을 받게 될 것입니다.

이 3개 국가 양자 플랫폼은 싱가포르 국립대학교(NUS), 싱가포르 난양 기술대학교(NTU Singapore), 과학기술연구청(A*STAR)으로 구성되어 있습니다. NSCC(National Supercomputing Center of Singapore) 주최:

• National Quantum Computing Center - 업계 협력을 통해 양자 컴퓨팅 기능을 개발하고 애플리케이션을 탐색합니다.
• National Quantum Fabless - 양자 장치 및 활성화 기술을 지원하는 미세 가공 기술 – 전국적인 양자 보안 네트워크(National Quantum Secure Networks) 핵심 인프라에 대한 사이버 보안 강화를 목표로 하는 양자 보안 통신 기술입니다.

국립양자컴퓨팅센터(NQCH)

NQCH는 싱가포르국립대학교와 난양기술대학교의 CQT(양자기술센터) 팀을 한자리에 모을 예정입니다. 싱가포르에서 양자 컴퓨팅 생태계를 구축하기 위해 A*STAR(IHPC)와 싱가포르 국립 슈퍼컴퓨팅 센터(NSCC)의 성능 컴퓨팅 연구. National Quantum Fabless Fabric(NQFF)

A*STAR의 IMRE(Institute of Materials Research and Engineering)에 위치한 National Quantum Fabless Fabric(NQFF)은 QEP의 양자 컴퓨팅 마이크로 및 마이크로 및 엔지니어링의 세 가지 기둥을 지원할 것입니다. 통신 및 감지 분야의 양자소자의 나노제조. 또한 양자 기술 생태계에서 싱가포르의 전략적 요구와 관련된 구현 장치를 개발할 것입니다.

국가 양자 보안 네트워크(NQSN)

2022년 2월에 발표된 NQSN은 중요한 인프라와 민감한 데이터를 처리하는 회사에 강력한 사이버 보안을 제공하기 위해 양자 보안 통신 기술에 대한 전국적인 시험을 실시할 것입니다. 이 계획은 CQT, 싱가포르 국립대학교, 난양기술대학교가 주도하고 있으며 15개 이상의 민간 및 정부 협력자가 참여하고 있습니다.

이와 관련하여 싱가포르 국립대학교 CQT 소장이자 NQCH 수석 연구원인 José Ignacio Latorre 교수는 다음과 같이 말했습니다. "양자 컴퓨팅이 다가오고 있습니다. 문제는 '언제'가 아닙니다. , 하지만 '누가 준비하겠느냐' 이 기술을 사용하면 좋다.”

위 내용은 세계 최초 상온 양자컴퓨터 출시! 절대 영도는 필요하지 않습니다. 주 코어는 실제로 "다이아몬드로 둘러싸여 있습니다"의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!