엔지니어링 거물 Honeywell은 작년에 좌익수 분야에서 양자컴퓨팅 경쟁에 뛰어 들었다. 이제 회사는 피어 리뷰 저널에 장치 작동 방식에 대한 구체적인 세부 정보를 최초로 제공했다.

초전도 큐비트에 의존하는 주요 경쟁자인 Google 및 IBM과 달리 Honeywell은 갇힌 이온을 사용하여 장치에 전원을 공급하고 있다. 이 기술은 오랜 혈통을 가지고 있다. 대부분의 초기 양자컴퓨팅 실험은 이 접근 방식에 의존했지만, 몇 큐비트 이상으로 장치를 확장하는 데 어려움이 있어 대안으로 가려졌다.

이 기술은 전자기장을 사용하여 진공 상태에서 부유하는 이온이라고하는 하전 입자의 양자 상태 정보를 인코딩하는 데 의존한다. 이러한 큐비트는 초전도 사촌에 비해 여러 가지 장점이 있다. 양자 상태를 훨씬 더 오래 유지하고 오류 발생 가능성이 적으며 가장 가까운 이웃보다 많은 큐비트와 쉽게 상호 작용할 수 있다.

그러나 하나의 트랩에 한정할 수 있는 이온이 너무 많기 때문에 기존 장치의 크기에 상한선이 적용된다. 그리고 많은 큐비트와 상호 작용할 수 있지만 초전도 장치보다 훨씬 느리다.

지난 3월 Honeywell은 이러한 문제를 해결했으며 현재까지 가장 강력한 양자컴퓨터를 만들었다고 주장하면서 양자컴퓨팅 분야에 뛰어 들었다. 이제 그들은 Nature 지에 실린 논문에서 그들이 정확히 어떻게 했는지 마침내 뚜껑을 열었다.

이 회사의 기계는 2002년에 처음 제안된 설계를 기반으로 하여 이온을 이동시켜 기술의 많은 한계를 해결한다. Nature 지에 발표된 이 장치는 이터 븀-171 원자로 구성된 최대 6개의 큐비트가 일렬로 배열되어 있다.

그러나 기존의 트랩 이온 컴퓨터와 달리 단일 정전기 장을 사용하여 제자리에 고정되지 않는다. 이 장치의 198개 전극은 필드를 동적으로 변화시키기 위해 독립적으로 제어될 수 있으며, 큐비트가 서로 상호 작용하도록 위아래로 이동될 수 있다.

이를 통해 모든 큐비트가 상호 작용할 수 있으며, 이는 기계가 구현할 수 있는 알고리즘의 복잡성에 큰 영향을 미친다. 이러한 종류의 연결성의 중요성은 Honeywell의 경쟁자인 IBM이 현장의 진행 상황을 추적하는 데 도움이 되는 퀀텀 볼륨이라는 측정을 도입했을 때 실제로 처음으로 부각되었다.

단순히 큐비트를 장치에 추가하는 것은 오류가 발생하기 쉽지 않고 실제로 유용한 작업을 수행할 수 있는 경우에만 유용하다. 그래서 IBM 연구원들은 양자컴퓨터의 진정한 테스트는 장치가 특정 표준의 신뢰성을 구현할 수 있는 가장 복잡한 회로의 크기라고 제안했다.

그 결과로 나온 메트릭스를 퀀텀 볼륨이라고 하며 작년에 IBM은 27 큐비트 프로세서에서 64개의 볼륨을 달성했다. 그러나 Honeywell은 이 논문에서 장치의 훨씬 더 뛰어난 연결성과 낮은 오류율 덕분에 단 6큐비트를 사용하여 해당 수치와 일치할 수 있음을 보여준다.

연구가 수행된 이래로 회사는 장치의 큐비트 수를 최대 10개까지 가져왔으며, 결과는 아직 동료 검토를 거치지 않았지만 현재는 512개의 양자 볼륨을 달성할 수 있다고 말한다. 이 회사는 또한 훨씬 더 많은 수의 큐비트로 설정을 확장할 계획을 설명했다.

현재 선형 시스템은 최대 40큐비트를 수용할 수 있지만 회사는 이미 레이스 트랙처럼 보이고 훨씬 더 많은 용량을 수용할 수 있는 후속 장치를 테스트하고 있다. 다음 단계는 트랩 그리드를 특징으로 하는 프로세서를 생성한 다음 이러한 그리드 중 많은 것을 함께 통합하는 것이다.

그러나 John Timmer가 Ars Technica에서 지적했듯이 Honeywell은 이온 트랩 컴퓨터로 큰 진전을 이루는 유일한 회사가 아니다. Startup IonQ는 레이저 빔 배열을 사용하여 이온을 서로 연결하지 않고 서로 연결하는 프로세서를 구축했다. 초기 11큐비트 프로토 타입은 32개의 퀀텀 볼륨을 달성했다.

이제 이 회사는 큐비트 수를 32개로 늘리면서 동시에 시스템의 오류를 줄였다고 말한다. 그 결과는 아직 독립적으로 검증되지 않았지만 IonQ는 이것이 4백만에 달하는 양의 양을 줄 수 있다고 주장한다.

궁극적으로 어떤 접근 방식이 궁극적으로 가장 효과적 일지는 아직 알 수 없으며 이러한 장치가 가장 강력한 기존 컴퓨터를 능가하는 데는 아직 멀었다. 그러나 확실한 것은 포획 이온 기술이 이제 양자 경쟁에서 심각한 경쟁자라는 것이다.

이미지 출처: Honeywell