양자 인터넷

대부분의 전문가들은 양자 컴퓨터가 아직 개발 초기 단계에 있다고 생각하지만 양자 인터넷은 더 발전되어 현재에 가깝다. 이를 위해서는 훨씬 더 많은 연구와 양자 장치 설계를 위한 더 많은 도구의 개발이 필요하다. 

이러한 중요한 도구 중 하나는 양자 장치를 검증하는 알고리즘이다. 도쿄대학 정보과학기술대학원 박사후 연구원인 Quoc Hoan Tran과 나카지마 코헤이 부교수가 개발했다.

연구원들에 따르면, 이 장치는 양자 장치의 동작을 보다 효율적이고 정확하게 검증할 수 있다. 알고리즘은 시간 종속적 양자 장치의 작동을 재구성할 수 있으며 양자 입력과 출력 간의 관계를 학습하여 이를 수행한다.

Tran은 "입력 및 출력을 기반으로 양자 시스템을 설명하는 기술을 양자 프로세스 단층 촬영이라고 한다."라고 말했다. "그러나 많은 연구자들은 현재 그들의 양자 시스템이 현재 상태가 이전 상태에 의해 영향을 받는 일종의 기억 효과를 나타낸다고 보고한다. 이는 입력 및 출력 상태에 대한 간단한 검사로 시스템의 시간 종속적 특성을 설명할 수 없음을 의미한다. 시간이 변경될 때마다 시스템을 반복적으로 모델링할 수 있지만 이는 계산적으로 매우 비효율적이다. 우리의 목표는 이 기억 효과를 수용하고 그것을 극복하기 위해 무차별적으로 사용하기보다 유리하게 사용하는 것이 었다.”

알고리즘 구성

알고리즘을 구성하기 위해 팀은 머신러닝과 양자 저장소 컴퓨팅이라는 기술을 사용했다. 양자 시스템에서 시간이 지남에 따라 변하는 입력과 출력을 학습함으로써 패턴이 어떻게 변할지 추측할 수 있다. 아직 목격되지 않은 상황에서도 이러한 예측을 할 수 있다. 

"현재 우리의 알고리즘은 특정 종류의 양자 시스템을 에뮬레이트할 수 있지만 가상 장치는 처리 능력이 매우 다양하고 메모리 효과가 다를 수 있다. 따라서 연구의 다음 단계는 알고리즘의 기능을 확장하여 본질적으로 더 일반적인 목적을 만들어 더 유용하게 만드는 것이다.”라고 Tran이 말했다. "양자 머신러닝 방법이 무엇을 할 수 있는지, 가상 장치로 이어질 수 있는지에 대해 흥분한다."

이 연구는 APS Physics에 게재되었다.