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| 24 실용적이고 실제적인 응용 사례에 대해 복잡한 방정식을 보다 빠르고 효율적으로 계산할 수 있습니다. 또한 양자 프로세서를 상호 연결하면 양자 엔지니어가 시스템 전체의 내결함성을 높이고 추가 큐비트를 할당하여 리소스 집약적인 오류 수정 체계를 지원할 수 있습니다. 후자의 경우 일반적으로 양자 정보 비트를 단일 논리 큐비트의 기능을 수행하는 큐비트 앙상블로 인코딩하는 과정이 포함됩니다. 양자 상호 연결의 도전 과제 시스템 설계자가 양자 프로세서와 프로세서에 포함된 큐비트를 상호 연결하려면 고전적인 컴퓨팅에서 접했던 것과는 상이한 일련의 독특한 도전 과제에 직면하게 됩니다. • 결어긋남: 큐비트는 다른 (시스템) 큐비트 또는 주변 환경과의 상호 작용으로 인해 양자 상태를 상실할 수 있습니다. 양자 프로세서와 그 큐비트를 상호 연결하면 많은 면에서 유익하지만 결어긋남이 발생할 가능성이 커지는데, 고급 오류 수정 체계로 이를 완화할 수 있습니다. Google Quantum AI의 연구원들이 최근에 약 100만 개 1개꼴의 오류율을 지원하도록 효과적으로 확장되는 표면 코드 체계를 만들었습니다. • 충실도 손실: 양자 정보가 프로세서와 큐비트 간에 전송되면 충실도 손실의 가능성이 있는데, 이는 곧 정보의 정확성이 저하될 수 있다는 의미입니다. 임계 전류, 조셉슨 정전용량, 게이트 정전용량을 줄이는 것은 양자 엔지니어가 충실도를 유지하려고 사용하는 기법 중 일부일 뿐입니다. • 타이밍 및 동기화: 양자 연산에는 신뢰성 높고 일관된 연산을 위한 정밀한 타이밍이 필수적입니다. 상호 연결된 프로세서 전반에 걸쳐 완벽한 동기화를 제공하기는 어렵지만, 연구원들은 다양한 양자 얽힘 기법으로 클록 동기화 신뢰도를 개선하고 있습니다. 현재의 솔루션과 기법 이처럼 어려운 상황에서도 시스템 설계자는 다양한 솔루션과 기법을 사용하여 프로세서를 성공적으로 상호 연결하고 양자 프로세서 간에 데이터를 전송하고 있습니다. 예를 들어, 언제든 쉽게 사용할 수 있는 광 스위치, 분할기, 광섬유 케이블을 포함한 광자 기술을 사용해 프로세서 간에 양자 데이터를 원활하게 이동할 수 있습니다. 큐비트의 양자 상태를 광자로 변환하고 광자를 다른 위치로 전송한 다음 다시 큐비트 상태로 변환함으로써, 물리적 연결 없이 프로세서 간에 양자 정보를 전송할 수 있습니다. 시스템 설계자는 또한 양자 중계기를 사용하여 여러 프로세서 간에 데이터 충실도를 유지합니다. 양자 중계기는 전통적인 네트워크에서 신호 강도를 높이는 고전적인 중계기와 원리적으로 유사하게 고급 양자 얽힘 기법에 의존합니다. 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory) 에 따르면 현재로서는 얽힘 교환이 취약한 양자 상태를 상실하거나 훼손시키지 않고 길고 손실이 많은 채널을 통해 양자 정보를 전송하는 가장 효과적인 방법이라고 합니다. 양자 얽힘을 넘어, 'UQ Connect' 로 알려진 보다 간단한 기법에서는 전기장 링크를 사용하여 양자 프로세서 간에 데이터를 빠르고 정확하게 이동합니다. 서식스 대학교(University of Sussex) 연구자들은 마치 조각 그림 맞추기처럼 칩을 끼워 맞춰 대규모 양자 컴퓨터를 만들 수 있는 UQ Connect 를 통해 2424/s의 안정적인 연결 속도를 구현할 수 있다고 말합니다. 마지막으로, 극초단파 채널과 상호 연결 장치는 시스템 설계자가 양자 프로세서를 연결하고 큐비트 간에 다양한 양자 상태를 전송하는 데 도움이 됩니다. 그러나 양자 극초단파 기술의 전파는 가시광선 파장과 적외선 파장에서의 양자 광학보다 약 20년 정도 뒤쳐져 있으므로 이 분야에서 더 많은 연구가 이루어져야 합니다. 양자 상호 연결의 미래 MIT의 Bharath Kannan이 최근에 언급했듯이, 양자 상호 연결 장치의 성공적인 구현은 더 작은 개별 구성 요소로 제작된 규모가 더 큰 시스템을 모듈식으로 반복하는 방향으로 향하는 매우 중요한 진전입니다. 5 틀림없이, 더 작은 하위 시스템 간에 원활한 통신을 보장하면 양자 프로세서를 위한 보다 모듈화된 아키텍처를 구현할 수 있는데, Kannan은 이를 더 큰 시스템 크기를 뒷받침하도록 스케일링하기 위한 " 더 간단한 방법"으로 설명합니다. 미래에는 대규모 양자 시스템의 필요성이 계속해서 증가하여 양자 상호 연결성을 크게 개선하려는 혁신적이고 새로운 접근 방식을 추진하게 될 것입니다. 예를 들어, 차세대 양자 시스템은 최적의 성능을 달성하기 위해 여러 프로세서에 걸쳐 다양한 유형의 큐비트를 결합하는 하이브리드 아키텍처를 특징으로 할 수 있습니다. 동시에 프로세서당 큐비트 수는 수십, 수백 개에서 수만 개로 확장될 가능성이 큽니다.