중국 과학자들이 105 큐비트의 초전도 양자 프로세서인 주총즈 3.0을 공개했습니다. 그들은 이 프로세서가 구글의 윌로우 칩을 능가하며 양자 컴퓨팅의 우위를 점하는 새로운 기준을 세웠다고 주장합니다. 중국과학기술대학교 연구진에 따르면, 이 첨단 프로토타입은 놀라운 처리 능력을 보여주고 있으며, 복잡한 양자 작업을 기존 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 빠르게 수행합니다.
중국 양자 칩, 구글 윌로우 능가
Zuchongzhi 3.0 프로세서는 15 × 7의 2차원 직사각형 격자 구조에 배열된 105 큐비트와 182 큐비트 커플러를 갖춘 혁신적인 구조를 특징으로 합니다. 이 설계는 주파수 조정 가능한 큐비트와 위상 결합을 통합하고, 플립칩 본딩 기술을 활용하여 우수한 비코히어런스 성능을 달성합니다. 이 프로세서는 싱글 큐비트 게이트의 경우 99.90%, 더블 큐비트 게이트의 경우 99.62%, 읽기 충실도의 경우 99.18%라는 인상적인 작동 충실도를 자랑합니다. 또한, 이 시스템은 72마이크로초의 코히어런스 시간을 유지하여 보다 복잡한 양자 계산을 가능하게 합니다.
양자 성능 벤치마킹
Zuchongzhi 3.0의 양자 성능은 83 큐비트를 사용하여 32주기에 걸쳐 도전적인 랜덤 양자 회로 샘플링(RCS) 작업을 통해 벤치마킹되었습니다. 이 프로세서는 단 몇 백 초 만에 백만 개의 샘플을 생성했는데, 이는 세계에서 가장 강력한 고전 슈퍼컴퓨터인 Frontier가 복제하는 데 약 64억 년이 걸릴 것으로 추정되는 성과입니다. 이 성과는 기존 컴퓨팅 방식에 비해 1015배의 양자 컴퓨팅 이점을 나타내며, 구글의 이전 시연보다 6배 이상 뛰어납니다.
주요 성능 지표
- 99.90% 단일 큐비트 게이트 충실도
- 99.62% 이중 큐비트 게이트 충실도
- 99.18% 읽기 충실도
- 72마이크로초의 일관성 시간
이러한 발전으로 인해 Zuchongzhi 3.0은 양자 컴퓨팅의 최전선에 서게 되었고, 글로벌 양자 컴퓨팅 경쟁에서 중국의 빠른 발전을 보여줍니다.
구글의 프로세서와 비교
구글의 양자 컴퓨팅 노력과 직접 경쟁하는 Zuchongzhi 3.0은 Willow 프로세서의 큐비트 수와 일치하며, 유사한 2D 격자 구조를 채택하고 있습니다. 구글의 윌로우는 약간 더 나은 일관성과 게이트 충실도(Zuchongzhi의 99.62%에 비해 2큐비트 충실도 99.86%)를 자랑하지만, 중국 프로세서는 구글의 작은 테스트 회로(67큐비트 × 32층)에 비해 더 큰 회로(83큐비트 × 32층)를 실행했습니다. 연구자들은 Zuchongzhi 3.0이 랜덤 회로 샘플링 작업에서 구글의 Sycamore 프로세서보다 백만 배 더 빠르다고 주장하며, 중국이 양자 컴퓨팅의 최전선에 서게 되었다고 강조합니다.
양자 오류 수정의 미래
Zuchongzhi 3.0의 개발은 양자 컴퓨팅의 중요한 이정표이지만, 이 기술의 미래는 양자 오류 수정의 발전에 달려 있습니다. 양자 시스템이 확장됨에 따라 실용적인 응용 분야에서 오류를 관리하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 연구자들이 집중하고 있는 양자 오류 수정의 주요 측면은 다음과 같습니다.
- 큐비트 충실도 향상: Zuchongzhi 3.0은 높은 작동 충실도를 자랑하지만, 내결함성 양자 컴퓨팅을 달성하기 위해서는 추가적인 개선이 필요합니다.
- 확장 가능한 오류 수정 코드: 과도한 오버헤드 없이 더 많은 큐비트를 처리할 수 있는 오류 수정 체계를 개발하고 구현합니다.
- 하드웨어-소프트웨어 통합: Zuchongzhi 3.0의 15 × 7 그리드 레이아웃과 같은 특정 하드웨어 아키텍처에 맞게 조정된 양자 오류 수정 알고리즘을 만듭니다.
- 더 긴 일관성 시간: 더 복잡한 오류 수정 프로토콜을 가능하게 하기 위해 현재의 72마이크로초를 넘어서는 큐비트 일관성을 확장합니다.
- 하이브리드 양자-고전적 접근: 양자 오류 수정을 고전적 후처리 기술과 결합하여 전반적인 시스템 신뢰성을 향상시키는 방법을 모색합니다.
Zuchongzhi 3.0과 같은 양자 프로세서가 계산 우위의 한계를 계속해서 넓혀감에 따라, 개념 증명 단계에서 벗어나 실제 문제를 해결할 수 있는 실용적인 대규모 양자 컴퓨팅 시스템으로 전환하기 위해서는 양자 오류 수정의 발전이 필수적입니다.