[PRNewswire] Quantinuum의 H1 양자컴퓨터, 완전 결함 허용 알고리즘 실행 성공

-- Quantinuum, QuTech(델프트공과대학교) 연구소, 슈투트가르트대학교의 다학제 연구팀, H1 양자컴퓨터를 이용한 시연을 통해 결함 허용 연산 분야의 주목할 만한 발전 선보여

-- 논리적으로 부호화된 3개의 큐비트로 연산 수행

영국 케임브리지 및 미국 콜로라도주 브룸필드 2023년 9월 30일 /PRNewswire=연합뉴스/ -- 의료, 금융, 환경 분야의 가장 시급한 문제에 대한 근본적인 새로운 솔루션을 제공하고, 진정한 의미에서 인공지능(AI)의 광범위한 사용을 촉진하는 결함 허용 양자컴퓨터가 양자 기술에 대한 전 세계적인 관심을 불러일으키고 있다. 그러나 이러한 패러다임 달성을 위해 설정된 다양한 일정 계획을 맞추려면 아직 획기적인 돌파구와 혁신이 필요하고, 그중에서도 가장 시급한 과제는 단순한 물리적 큐비트에서 결함 허용 큐비트로 전환하는 것이다.

세계 최대의 통합 양자 컴퓨팅 기업인 Quantinuum[https://www.quantinuum.com/ ]의 과학자들은 협력 파트너와 함께 결함 허용 큐비트 전환 여정의 의미 있는 첫 단계 중 하나로, 수학적 절차를 수행하기 위해 논리적으로 인코딩된 3개의 큐비트를 사용해 Honeywell이 제공하는 Quantinuum H1 양자컴퓨터에서 최초의 결함 허용 방법을 시연했다.

결함 허용 양자 컴퓨팅 방식은 실제 분자 시뮬레이션, 인공 지능, 최적화, 사이버 보안과 같은 다양한 영역 전반에 걸쳐 실질적인 문제를 해결할 길을 열어줄 것으로 기대된다. Quantinuum이 오늘 arXiv에 게시한 새로운 논문 'Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code'[https://scirate.com/arxiv/2309.09893 ]에서 발표한 결과는 최근 몇 년 동안 하드웨어와 소프트웨어 및 오류 보정 분야에서 중대한 돌파구를 연달아 발견한 데 이어서 자연스럽게 이루어진 진전이며, 발전 속도가 빨라지고 있음을 나타낸다.

현재 많은 기업과 연구 그룹이 양자컴퓨터가 연산을 수행할 때 자연적으로 발생하는 노이즈를 처리하여 결함 허용을 달성하는 데 주력하고 있는 가운데, Quantinuum은 일찍이 '실시간 오류 보정 기술을 통해 완전 결함 허용 방식으로 두 논리 큐비트 게이트 간의 양자 얽힘 현상을 시연'[https://arxiv.org/abs/2208.01863 ]하고, '논리적으로 인코딩된 두 개의 큐비트로 수소 분자를 시뮬레이션'[https://arxiv.org/abs/2306.16608 ]하는 등의 기술을 최초로 선보이며 해당 분야의 선구자로 검증받았다.

연구팀은 가장 작은 결함 허용 회로를 사용하여 1비트 덧셈을 수행함으로써 부호화되지 않은 회로의 오류율인 9.5x10-3 이하보다 낮은 1.1x10-3 이하의 오류율을 달성했다. 오류를 이 정도로 억제할 수 있었던 것은 Quantinuum의 H-Series 양자컴퓨터에 사용되는 양자 전하 결합 소자(Quantum Charge-Coupled Device, QCCD) 아키텍처의 물리적 오류율 덕분이다. 이는 현재까지 알려진 다른 어떤 시스템보다 낮은 오류율로, 결함 허용 알고리즘 실현 가능 범위에 속한다.

Quantinuum의 설립자이자 최고제품책임자인 Ilyas Khan은 "이번 시연은 현재 양자 컴퓨팅의 초기 단계에서 무엇이 가능한지에 대한 증거를 양자 생태계에 지속적으로 제공할 뿐만 아니라, 독창성 측면에서도 주목할 만하다"라고 말하며, "H-Series의 이온 트랩 아키텍처는 물리적 오류율이 가장 낮으며, 큐비트 전송에서 파생되는 유연성을 제공하여 하드웨어 사용자가 훨씬 더 다양한 오류 보정 코드를 구현할 수 있게 해준다"고 전했다. 또한 그는 "앞으로 Quantinuum 하드웨어의 품질을 현실 세계에서 의미 있는 작업과 접목하면 컴퓨팅 분야의 중대한 발전이 이루어질 것으로 기대한다"고 덧붙였다.

연구팀은 저오버헤드(low-overhead) 논리 클리포드 게이트와 3차원 컬러 코드의 횡단 CCZ 게이트를 결합함으로써 1비트 덧셈 연산에 필요한 2큐비트 게이트 및 측정값 수를 1000개 이상에서 36개로 줄일 수 있었다.

Quantinuum의 수석 연구 과학자이자 논문의 연구 책임자인 Ben Criger는 "이번에 시연한 CCZ 게이트는 쇼어 알고리즘(Shor's algorithm), 양자 몬테카를로(Monte Carlo), 위상 데이터 분석과 그 밖의 여러 양자 알고리즘의 핵심 요소"라고 하며, "이번 결과는 실제 하드웨어가 양자 상태 준비, 클리포드 및 비클리포드(non-Clifford) 게이트, 논리 측정과 같은 결함 허용 양자 컴퓨팅의 모든 필수 요소를 함께 실행할 수 있게 되었음을 보여줬다"고 말했다.

Quantinuum 소개

Quantinuum은 세계 최고 수준의 Honeywell Quantum Solutions 하드웨어와 Cambridge Quantum의 동급 최고 미들웨어 및 애플리케이션의 결합으로 탄생한 세계 최대의 통합 독립형 양자 컴퓨팅 기업이다. 과학 주도적이고 기업가 정신에 기반을 둔 Quantinuum은 화학, 사이버 보안, 금융 및 최적화 전반에 걸쳐 양자 컴퓨팅과 애플리케이션 개발을 가속할 뿐만 아니라, 전 세계 에너지, 물류, 기후 변화, 건강 등의 분야에서 시급한 문제를 해결하기 위해 확장 가능하고 상용화할 수 있는 양자 솔루션을 개발하는 데 주력하고 있다. 현재 미국, 유럽, 일본에 8개의 사업장을 운영 중이며, 350명 이상의 과학자와 엔지니어를 비롯한 480명 이상의 직원을 보유하고 있다. Quantinuum에 대한 자세한 정보는 http://www.quantinuum.com 에서 확인할 수 있다.

Honeywell 상표는 Honeywell International Inc.의 라이선스 하에 사용되었으며, Honeywell International Inc.는 본 서비스와 관련하여 어떠한 진술이나 보증도 하지 않는다.

사진: https://mma.prnewswire.com/media/2223685/Quantinuum_H2.jpg

Quantinuum's H2 quantum processor, Powered by Honeywell

출처: Quantinuum

Quantinuum's H1 quantum computer successfully executes a fully fault-tolerant algorithm with three logically-encoded qubits

-- A multidisciplinary team from Quantinuum, QuTech (Delft University of Technology) and the University of Stuttgart used the H1 quantum computer to demonstrate a noteworthy advance in fault-tolerant operations

CAMBRIDGE England and BROOMFIELD Colo., Sept 28, 2023 /PRNewswire/ -- Fault-tolerant quantum computers that offer radical new solutions to some of the world's most pressing problems in medicine, finance and the environment, as well as facilitating a truly widespread use of AI, are driving global interest in quantum technologies. Yet the various timetables that have been established for achieving this paradigm require major breakthroughs and innovations to remain achievable, and none is more pressing than the move from merely physical qubits to those that are fault-tolerant.

In one of the first meaningful steps along this path, scientists from Quantinuum[https://www.quantinuum.com/ ], the world's largest integrated quantum computing company, along with collaborators, have demonstrated the first fault-tolerant method using three logically-encoded qubits on the Quantinuum H1 quantum computer, Powered by Honeywell, to perform a mathematical procedure.

Fault-tolerant quantum computing methods are expected to open the way for practical solutions to real-world problems across domains such as molecular simulation, artificial intelligence, optimization, and cybersecurity. Following a succession of important breakthroughs in recent years in hardware, software and error correction, today's results announced by Quantinuum in a new paper on the arXiv, "Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code"[https://scirate.com/arxiv/2309.09893 ] are a natural step forward, and reflect the growing pace of progress.

Many companies and research groups are focused on achieving fault-tolerance by handling the noise that naturally arises when a quantum computer performs its operations. Quantinuum is a proven pioneer, achieving previous firsts such as demonstrating entangling gates between two logical qubits in a fully fault-tolerant manner using real-time error correction[https://arxiv.org/abs/2208.01863 ], and simulating the hydrogen molecule with two logically-encoded qubits[https://arxiv.org/abs/2306.16608 ].

By performing one-bit addition using the smallest-known fault-tolerant circuit, the team achieved an error rate almost an order of magnitude lower, at ~1.1x10-3 compared to ~9.5x10-3 for the unencoded circuit. The error suppression observed was made possible by the physical error rates of the quantum charge-coupled device (QCCD) architecture used in Quantinuum's H-Series quantum computers, which are lower than in any other systems known to date. These error rates fall within the range at which fault-tolerant algorithms become feasible.

Ilyas Khan, Chief Product Officer and Founder at Quantinuum, said: "In addition to continuing to provide the quantum ecosystem with evidence of what is possible in these early days of quantum computing, the current demonstration is noteworthy for its ingenuity. The ion trap architecture of our H-Series offers the lowest physical error rates and the flexibility derived from qubit transport, which allows users of our hardware to implement a much wider choice of error-correcting codes, and that is what made this possible. Watch out for further important computational advances in the coming period as we link up the quality of our hardware with tasks that are meaningful in the real world."

Low-overhead logical Clifford gates, in combination with the transversal CCZ gate of the three-dimensional colour code, enabled the team to reduce the number of two-qubit gates and measurements required for one-bit addition, from over 1000, to 36.

Ben Criger, Senior Research Scientist at Quantinuum, and principal investigator on the paper, said: "The CCZ gate, which we've demonstrated here, is a key ingredient in Shor's algorithm, quantum Monte Carlo, topological data analysis, and a host of other quantum algorithms. This result proves that real hardware is now capable of running all the essentials of fault-tolerant quantum computing - state preparation, Clifford gates, non-Clifford gates and logical measurement - together."

About Quantinuum

Quantinuum is the world's largest integrated standalone quantum computing company, formed by the combination of Honeywell Quantum Solutions' world-leading hardware and Cambridge Quantum's class-leading middleware and applications. Science-led and enterprise-driven, Quantinuum accelerates quantum computing and the development of applications across chemistry, cybersecurity, finance and optimization. Its focus is to create scalable and commercial quantum solutions to solve the world's most pressing problems in fields such as energy, logistics, climate change, and health. The company employs over 480 individuals, including 350+ scientists and engineers, at eight sites across the United States, Europe, and Japan. For more information, please visit http://www.quantinuum.com.

The Honeywell trademark is used under license from Honeywell International Inc. Honeywell makes no representations or warranties with respect to this service.

Photo: https://mma.prnewswire.com/media/2223685/Quantinuum_H2.jpg

Quantinuum's H2 quantum processor, Powered by Honeywell

Source: Quantinuum

[편집자 주] 이 보도자료는 자료 제공사에서 제공한 것으로, 연합뉴스는 내용에 대해 어떠한 편집도 하지 않았으며, 연합뉴스의 편집방향과는 무관함을 밝혀 드립니다.

(끝)

출처 : PRNewswire 보도자료