Duke University and IonQ Develop New Quantum Computing Gate, Only Possible on IonQ and Duke Systems

듀크대 연구진, IonQ 양자컴퓨터서만 가능한 N-큐비트 토폴리 게이트 개발 듀크대학교 퀀텀 센터(DQC)와 양자컴퓨터 기업 IonQ(NYSE: IONQ)가 양자 알고리즘의 확장성을 높이고 핵심 양자 컴퓨팅 기술을 가속화할 수 있는 새로운 양자 연산 방법을 개발했다고 발표했습니다. 이번에 개발된 새로운 양자 게이트는 여러 큐비트를 동시에 연산하는 혁신적인 방식으로, IonQ 및 DQC 양자 컴퓨터에서만 사용 가능한 멀티큐비트 통신 버스를 활용합니다. 이 게이트 기술에 대한 자세한 내용은 프리프린트 아카이브 arXiv(arXiv:2202.04230)에서 확인할 수 있습니다. 새로운 게이트 계열에는 N-큐비트 토폴리 게이트가 포함됩니다. 이 게이트는 다른 모든 큐비트가 특정 상태일 때만 선택된 큐비트를 뒤집는 기능을 수행합니다. 기존의 2큐비트 양자 게이트와 달리, N-큐비트 토폴리 게이트는 여러 큐비트를 동시에 처리하여 연산 효율성을 높입니다. 이 게이트는 다양한 핵심 양자 알고리즘에서 자연스럽게 나타납니다. IonQ와 듀크대의 이번 발견은 Grover의 검색 알고리즘, 변분 양자 고유값 솔버(VQE), 덧셈 및 곱셈과 같은 산술 연산 등 근본적인 양자 알고리즘 해결에 있어 상당한 효율성 향상을 가져올 것으로 기대됩니다. 이러한 활용 사례는 양자 컴퓨팅 애플리케이션 전반에 걸쳐 보편적으로 사용되며, IonQ가 주력하는 양자 화학, 양자 금융, 양자 머신러닝 분야의 핵심입니다. 또한, 이는 이미 IonQ 컴퓨터가 업계 선두임을 입증한 양자 컴퓨터 산업 표준 벤치마크의 핵심 구성 요소이기도 합니다. IonQ의 CEO인 Peter Chapman은 "이번 발견은 우리가 구축해 온 선도적인 기술 아키텍처를 지속적으로 발전시키는 사례"라며, "양자 컴퓨팅 애플리케이션을 위한 독특하고 강력한 기능을 개발하는 데 기여할 것"이라고 말했습니다. 듀크대의 Or Katz 박사, Marko Cetina 교수, 그리고 IonQ 공동 창립자이자 최고 과학자인 Christopher Monroe 교수가 주도한 이번 연구는 IonQ의 양자 컴퓨팅 운영체제에 통합되어 일반 대중이 사용할 수 있게 될 예정입니다. Monroe 교수는 "다른 어떤 양자 컴퓨팅 아키텍처도, 심지어 다른 이온 기반 양자 컴퓨터조차도 이 새로운 N-큐비트 게이트 계열을 활용할 수 없다"며, "이는 IonQ의 양자 컴퓨터가 모든 큐비트가 동시에 통신할 수 있도록 하는 완전한 연결성과 광범위한 통신 버스를 독점적으로 갖추고 있기 때문"이라고 강조했습니다. 이번 발견은 IonQ의 연구 노력과 확장 준비에 대한 일련의 발표에 뒤이어 나온 것입니다. 지난 12월 IonQ은 시스템에 바륨 이온을 큐비트로 사용할 계획을 발표했으며, 이는 고급 양자 컴퓨팅 아키텍처를 가능하게 할 것으로 기대되는 이점을 가져올 것입니다. 또한 작년에는 업계 최초의 재구성 가능한 멀티코어 양자 아키텍처와 증발 유리 트랩 기술을 선보였으며, 이 두 기술 모두 IonQ 양자 컴퓨터의 큐비트 수를 확장하는 데 기여할 것으로 예상됩니다. IonQ는 2015년 Christopher Monroe와 Jungsang Kim에 의해 설립되었으며, 25년간의 선구적인 연구를 기반으로 합니다. IonQ의 차세대 양자 컴퓨터는 세계에서 가장 강력한 트랩 이온 양자 컴퓨터이며, IonQ는 확장을 위한 최적의 경로를 정의했습니다. IonQ는 Amazon Braket, Microsoft Azure, Google Cloud를 통해 클라우드에서, 그리고 직접 API 액세스를 통해 양자 시스템을 이용할 수 있는 유일한 기업입니다.