양자 컴퓨팅 회사는 칩에 가장 많은 큐브를 짜기 위해 수년간 경쟁 해 왔습니다. 그러나 제조 및 연결 문제는이 전략에 제한이 있음을 의미합니다. 초점은 이제 다중 연결로 이동하고 있습니다 양자 프로세서 함께 실제 문제를 해결하기에 충분한 컴퓨터를 구축하기 위해.
1 월, 캐나다 양자 컴퓨팅 회사 Xanadu는 첫 번째 모듈 식 양자 컴퓨터라고 말한 내용을 공개했습니다. Xanadu의 접근 방식은 광자를 큐브로 사용합니다. 이는 고전적인 비트와 동등한 양자 컴퓨팅을 만드는 여러 가지 방법 중 하나입니다. a 같은 달에 신문이 출판되었습니다 ~에 자연회사의 연구원들은 어떻게 연결되는지 설명했습니다 35 광자 칩 4 개의 서버 랙에서 13km의 광섬유를 통해 Aurora라는 12 쿼트 양자 컴퓨터를 만듭니다. 오늘날 더 많은 큐빗이있는 양자 컴퓨터가 있지만 Xanadu 이 디자인은 수백만 큐 비트까지 확장 될 수있는 모듈 식 아키텍처의 모든 주요 구성 요소를 보여줍니다.
Xanadu는 요즘 모듈화에 중점을 둔 유일한 회사는 아닙니다. IBM과 IONQ는 모두 양자 프로세서를 연결하기 시작했으며 IBM을 바라고 모듈 식 설정을 보여줍니다 올해 말. 그리고 몇몇 신생 기업은 틈새 건물을 조각하고 있습니다 지원 기술 이 전환에 필요합니다.
Xanadu CEO Christian Weedbrook는 대부분의 회사는 모듈성이 스케일링의 핵심임을 오랫동안 인정했지만 지금까지는 더 큰 기술적 과제로 널리 알려진 핵심 큐 비트 기술 개발 우선 순위를 정했습니다. 이제 실용적으로 사용되는 칩이 눈에 띄고 가장 큰 프로세서 기능이 있습니다. 1,000 개 이상의 큐브그는 초점이 바뀌고 있다고 믿는다.
Weedbrook는“고객 문제를 진정으로 해결하기 시작할 수있는 백만 큐브에 도달하려면 단일 칩에 모두 사용할 수 없을 것입니다. “실제로 확장하는 유일한 방법은이 모듈 식 네트워킹 접근법을 통한 것입니다.”
Xanadu는 먼저 확장 성 문제에 중점을 두어 정통적인 접근 방식을 취했습니다. IBM 및 Google이 사용하는 초전도 큐 비트와 달리 양자 컴퓨팅을위한 광자에 의존하는 가장 큰 장점 중 하나는 기계가 기존 네트워킹 기술과 호환되므로 연결성을 단순화한다는 것입니다.
그러나 Aurora는 높은 광학 손실로 인해 유용한 계산에 충분히 신뢰할 수 없습니다. 광자는 광학 성분을 통과하여 오류를 도입함에 따라 흡수되거나 흩어집니다. Xanadu는 향후 2 년간 이러한 손실을 최소화하는 것을 목표로합니다. 더 나은 구성 요소 개발 아키텍처 최적화. 회사는 시작할 계획입니다 양자 데이터 센터 구축 2029 년.
IBM은 또한 올해 주요 모듈 식 양자 컴퓨팅 이정표에 도달 할 것으로 예상합니다. 이 회사는 플라밍고 (Flamingo)라는 462 쿼트 프로세서를 내장으로 설계했습니다. 양자 통신 링크. 올해 말, IBM은 그 중 3 개를 연결하여 가장 큰 양자 컴퓨터 (모듈 형 또는 그렇지 않은)를 만들 계획입니다.
모듈 식 양자 컴퓨팅에 로드맵
IBM Quantum의 최고 기술 책임자 인 Oliver Dial은 모듈성은 항상 IBM의 Quantum 로드맵의 중심에 있다고 말합니다. 회사는 종종 프로세서에 더 많은 큐브를 포장하는 데 필드를 이끌었지만 칩 크기에는 제한이 있습니다. 다이얼은 더 커짐에 따라 제어 전자 장치를 배선하는 것이 점점 도전 해집니다. 더 작고 테스트 가능하며 교체 가능한 구성 요소가있는 컴퓨터를 구축하면 제조 및 유지 보수가 단순화됩니다.
그러나 IBM이 사용 중입니다 초전도 큐 비트고속으로 작동하고 제작하기가 상대적으로 쉽지만 다른 양자 기술보다 네트워크 친화적이지 않습니다. 이 큐브트는 마이크로파 주파수에서 작동하므로 광학 통신과 쉽게 인터페이스 할 수 없으므로 IBM은 인접한 칩과 더 먼 칩을 연결하기 위해 특수 커플러를 개발해야했습니다.
IBM도 연구 중입니다 양자 변환마이크로파 광자를 광섬유를 통해 전송할 수있는 광학 주파수로 변환합니다. 그러나 현재 시연의 충실도는 필요한 것과는 거리가 멀다 고 Dial은 아직 IBM의 공식 로드맵에 포함되지 않았다고 말합니다.
IBM은 올해 462 Qubit Quantum Flamingo 프로세서 중 3 개를 연결하여 회사가 아직 가장 큰 양자 컴퓨터가 될 것이라고 주장 할 계획입니다.IBM
갇힌-이온 및 중성-원자 기반 큐 비트는 광자와 직접 상호 작용하여 광학 네트워킹을보다 실행 가능하게 만듭니다. 지난 10 월, Ionq 시연 다른 프로세서에 갇힌 이온을 자극하는 능력. 광자는 각 칩에 이온이 얽혀 있습니다 광섬유 케이블을 통해 여행하고 벨-스테이트 분석기광자도 얽히고 그들의 결합 상태가 측정된다. 이것은 이온이 원래 얽히고 얽힌 스와핑이라는 과정을 통해 연결되게하는 이온을 유발합니다.
IONQ의 시스템 아키텍처 및 성능 담당 이사 인 John Gamble은 많은 수의 양자 프로세서를 연결하기 위해 이것을 확장하려면 많은 작업이 필요할 것이라고 말합니다. 현재 자유 공간 광학 구성 요소를 사용하여 구현 된 Bell-State Analyzer는 통합 광자를 사용하여 소형화 및 제작해야합니다. 또한 광섬유는 시끄럽기 때문에 해당 채널을 통해 생성 된 얽힘의 품질이 상대적으로 낮습니다. 이를 해결하기 위해 IONQ는 약하게 얽힌 많은 큐 비트 쌍을 생성하고 더 적은 수의 고품질 얽힘으로 증류하기 위해 작업을 수행 할 계획입니다. 그러나 충분한 품질의 얽힘 속도를 달성하는 것은 여전히 도전으로 남아있을 것입니다.
프랑스 스타트 업 Welinq는 양자 메모리를 상호 연결에 통합 하여이 문제를 해결하고 있습니다. Tom Darras CEO는 Photonic Interconnect에 대한 얽힘이 너무 비효율적 인 이유 중 하나는 필요한 두 광자가 종종 다른 시간에 방출되기 때문에 서로를“놓치고 얽히지 못한다. 메모리를 추가하면 광자를 동기화하는 데 도움이되는 버퍼가 생성됩니다.
Darras는“만날 필요가있을 때 실제로 만나는 것입니다. “이러한 기술을 통해 분산 계산에 유용 할 수 있도록 얽힘을 빠르게 만들 수 있습니다.”
기능 모듈 식 양자 컴퓨터에는 더 많은 단계가 필요합니다
여러 프로세서가 연결되면 도전은 양자 알고리즘을 실행하는 것으로 이동합니다. 그렇기 때문에 Welinq은 Araqne이라는 양자 컴파일러를 개발하여 통신 오버 헤드를 최소화하면서 여러 프로세서에서 알고리즘을 분할하는 방법을 결정했습니다.
옥스포드 대학의 연구원들은 a 이 전선에 대한 최근의 획기적인두 개의 상호 연결된 프로세서에서 실행되는 양자 알고리즘의 첫 번째 설득력있는 데모와 함께. 연구원들은 다른 장치에서 두 개의 갇힌 이온 큐빗 사이에서 논리적 작업을 수행했습니다. 큐 비트는 광자 연결을 사용하여 얽히고 프로세서는 Grover의 검색 알고리즘의 매우 기본적인 버전을 실행했습니다.
퍼즐의 마지막 부분은이 새로운 모듈 식 미래에 오류 수정 체계를 조정하는 방법을 알아내는 것입니다. 최근 스타트 업 NU Quantum 시연 분산 된 양자 오차 보정은 실현 가능할뿐만 아니라 효율적입니다.
NU Quantum의 CARMEN Palacios-Berraquero는“처음으로 분산 된 양자 컴퓨팅과 모듈성이 실제 선택이기 때문에 이것은 정말 큰 결과입니다. “전에, 우리는 그것이 어떻게 결함이있는 방식으로, 그것이 효율적이거나 그것이 실행 가능하다면 어떻게 할 것인지 몰랐습니다.”
이 기사는 2025 년 3 월 인쇄 문제에 나타납니다.
