아마존 웹 서비스(AWS)는 "오셀롯"이라는 이름의 첫 번째 양자 컴퓨터 칩을 공개하며, 결함 허용 양자 컴퓨터 개발에 있어 중요한 이정표를 세웠습니다. 새로운 칩은 현재 방법에 비해 양자 오류 수정에 필요한 자원 요구 사항을 최대 90%까지 줄입니다.
오셀롯을 포함한 양자 컴퓨터는 큐비트(qubit)를 사용하여 전통적인 컴퓨터에 비해 복잡한 작업을 신속하게 해결합니다. 그러나 큐비트는 환경적 방해에 매우 민감하여 계산 오류를 초래할 수 있습니다. 이를 완화하기 위해 오셀롯은 외부 영향으로부터 보호하는 특수 포장을 특징으로 합니다.
발생하는 오류를 해결하기 위해 양자 오류 수정이 사용되며, 이는 효과적이지만 많은 추가 큐비트를 필요로 하여 복잡성과 비용을 증가시킵니다. 효율적인 양자 오류 수정은 실용적인 양자 컴퓨터에 필수적이며, 새로운 칩의 채택을 위해 이 문제를 해결하는 것이 중요합니다.
오셀롯의 아키텍처는 양자 오류 수정을 중점적으로 개발하였으며, 유명한 사고 실험인 "슈뢰딩거의 고양이"에서 이름을 딴 "캣 큐비트(Cat-Qubits)"를 활용합니다. 캣 큐비트는 특정 유형의 오류를 본질적으로 억제하여 양자 오류 수정을 단순화합니다. AWS는 캣 큐빗 기술과 양자 오류 수정을 위한 추가 구성 요소가 마이크로칩에 통합될 수 있음을 처음으로 시연했습니다.
오셀롯은 AWS의 양자 오류 수정 아키텍처의 효과를 테스트하기 위해 설계된 프로토타입 칩으로, 캘리포니아 공과대학교의 AWS 양자 컴퓨팅 센터에서 개발되었습니다. 이 칩은 각각 약 1 cm² 면적의 두 개의 통합 실리콘 마이크로칩으로 구성되어 있으며, 5개의 데이터 큐비트, 데이터 큐비트를 안정화하기 위한 5개의 버퍼 회로, 오류 감지를 위한 4개의 추가 큐비트 등 총 14개의 핵심 구성 요소를 포함합니다. 초전도 탄탈럼으로 제작된 고품질 발진기는 계산에 사용되는 양자 상태를 저장하며, AWS의 물질 과학자들은 실리콘 칩에서 탄탈럼의 성능을 향상시키기 위한 특별한 가공 방법을 개발했습니다.
이에 비해 구글은 2024년 12월, Willow 양자 칩을 통해 양자 오류 수정에서 획기적인 발전을 보고하며, 계산 시간을 10경 년에서 단 5분으로 대폭 줄였습니다. 이는 양자 컴퓨팅 발전의 경쟁 환경을 강조합니다.
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