.Investigating dark matter interactions using optical atomic clocks
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.Investigating dark matter interactions using optical atomic clocks
광학 원자시계를 이용한 암흑물질 상호작용 조사
by Physikalisch-Technische Bundesanstalt 암흑 물질 탐색을 위해 세 개의 원자시계를 비교했다. 이온 트랩에 저장된 단일 이온을 사용하는 두 개의 시계(왼쪽)와 광학 격자에 약 1000개의 중성 원자를 사용하는 세 번째 원자시계(오른쪽). 신용: PTB 2023년 6월 23일
암흑 물질이 광자와 상호 작용하고 원자 구조에 영향을 미칠 수 있습니까? 광학 원자 시계의 사례: Collaborative Research Center DQ-mat 및 Cluster of Excellence QuantumFrontiers의 범위 내에서 PTB(Physikalisch-Technische Bundesanstalt)에서 이러한 시계의 두 가지 유형을 비교했습니다.
지금까지 초경량 암흑 물질과 광자의 상호 작용에 대한 가장 정확한 검색입니다. 가능한 결합에 대한 기존의 감지 한계는 이 작업을 통해 광범위한 암흑 물질 입자 질량에 걸쳐 한 자릿수 이상 향상되었습니다. 암흑 물질 결합의 증거는 발견되지 않았지만, 이 작업은 암흑 물질의 특성과 잠재적인 상호 작용을 이해하는 데 더 가까워졌습니다. 조사 결과는 Physical Review Letters 저널 최신호에 게재되었습니다 .
천문학적 관측은 모든 물질의 80% 이상을 구성하고 우리가 아는 한 중력을 통해서만 일반적인 눈에 보이는 물질과 상호 작용하는 소위 "암흑 물질"의 존재를 나타냅니다. 특히 광자( 빛을 구성하는 기본 입자 )와의 상호 작용에 대한 증거는 아직 확립되지 않았습니다. 따라서 이러한 유형의 물질에 대해 "어둠"이라는 용어가 사용되었습니다. 암흑 물질이 무엇으로 구성되어 있고 아직 알려지지 않은 기존 물질과의 상호 작용이 있는지 여부는 여전히 큰 미스터리로 남아 있습니다.
-특히 유망한 이론적 접근법은 암흑 물질이 매우 가볍고 개별 입자보다 더 파동처럼 행동하는 입자로 구성될 수 있음을 의미합니다. 소위 "초경량" 암흑 물질입니다. 이 경우 이전에 발견되지 않은 암흑 물질과 광자의 약한 상호 작용은 미세 구조 상수의 미세한 진동으로 이어질 것입니다. 미세 구조 상수는 전자기 상호 작용의 강도를 설명하는 자연 상수입니다.
그것은 원자 에너지 척도를 결정하므로 원자 시계 에서 기준으로 사용되는 전이 주파수에 영향을 미칩니다 . 서로 다른 천이는 상수의 가능한 변화에 민감하기 때문에 원자 시계의 비교는 초경량 암흑 물질을 검색하는 데 사용될 수 있습니다. 이를 위해 PTB의 연구원들은 이러한 검색에서 미세 구조 상수의 가능한 변화에 특히 민감한 원자 시계를 사용했습니다. 이를 위해 이 민감한 원자시계는 몇 달 동안 측정한 감도가 더 낮은 두 개의 다른 원자시계와 비교되었습니다.
결과 측정 데이터는 초경량 암흑 물질의 특징인 진동에 대해 조사되었습니다. 중요한 진동이 발견되지 않았기 때문에 암흑 물질은 면밀한 조사에서도 "암흑"으로 남아있었습니다. 따라서 신비한 암흑 물질의 탐지는 이루어지지 않았습니다. 초경량 물질과 광자 결합의 강도에 대한 새로운 실험 상한선을 결정할 수 있는 신호의 부재. 이전 한계는 넓은 범위에서 한 단계 이상 향상되었습니다. 동시에 연구원들은 미세 구조 상수가 예를 들어 매우 느리게 증가하거나 감소하는 등 시간이 지남에 따라 변할 수 있는지 여부도 연구했습니다.
이러한 변화는 데이터에서 감지되지 않았습니다. 여기에서 기존 한계도 강화되어 오랜 기간 동안 상수가 일정하게 유지됨을 나타냅니다. 각각의 원자시계가 자체 실험 시스템을 필요로 했던 이전의 시계 비교와 달리, 이 작업에서는 3개의 원자시계 중 2개가 단일 실험 설정에서 실현되었습니다. 이를 위해 단일 포획 이온의 두 가지 전이 주파수가 사용되었습니다. 이온은 두 광학 전이에서 번갈아 조사되었습니다. 이는 예를 들어 우주에서 암흑 물질 에 대한 향후 검색을 위해 광학 주파수 비교를 더욱 간결하고 견고하게 만드는 중요한 단계입니다 .
추가 정보: M. Filzinger 외, 광학 원자 시계 비교에서 광자에 대한 초경량 보소닉 암흑 물질의 결합 한계 개선, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.253001 . arXiv 에서 : DOI: 10.48550/arxiv.2301.03433 저널 정보: Physical Review Letters , arXiv Physikalisch-Technische Bundesanstalt 제공
https://phys.org/news/2023-06-dark-interactions-optical-atomic-clocks.html
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메모 2306250427 나의 사고실험 oms 스토리텔링
암흑물질이 광자와 상호작용을 하는지 궁금해 한다. 유망한 이론적 접근법은 암흑 물질이 매우 가볍고 개별 입자보다 더 파동처럼 행동하는 입자로 구성될 수 있음을 의미했다. 소위 "초경량" 암흑 물질이다.
중요한 진동이 발견되지 않았기 때문에 암흑 물질은 면밀한 조사에서도 "암흑"으로 남아있다.
그런데 나의 견해는 그렇지 않다. 일반물질과 초경량도 아니고 진동도 없는 게 아니다. 단지 차이는 샘플링 oms의 내부이냐 외부이냐의 영역차이이다. oms.outside에 암흑물질 oms=1이 존재한다. 그리고 qoms=2vix<n, vix.n이 존재한다. 암흑물질과 암흑에너지의 속성은 일반물질과 다를 바 없는데, 단지 비가시 비상호관계 영역 때문이다. 허허.
- A particularly promising theoretical approach implies that dark matter may be composed of particles that are very light and behave more like waves than individual particles. So-called "ultralight" dark matter. In this case, previously undiscovered weak interactions of dark matter and photons would lead to microscopic oscillations of the microstructure constant. The fine structure constant is a natural constant that describes the strength of electromagnetic interactions.
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memo 2306250427 my thought experiment oms storytelling
I wonder if dark matter interacts with photons. A promising theoretical approach meant that dark matter could be composed of particles that are very light and behave more like waves than individual particles. So-called "ultralight" dark matter.
Dark matter remains "dark" even upon closer scrutiny, as no significant oscillations have been discovered.
But my point of view is not. It is not a normal material and ultra-light, and it is not without vibration. The only difference is the difference between the inside and outside of the sampling oms. Dark matter oms=1 exists in oms.outside. And qoms=2vix<n, vix.n exists. The properties of dark matter and dark energy are no different from ordinary matter, only because of the non-visible non-correlation area. haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bdecc
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sampleb. qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Samplec.oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.Microsoft claims to have achieved first milestone in creating a reliable and practical quantum computer
Microsoft는 신뢰할 수 있고 실용적인 양자 컴퓨터를 만드는 첫 번째 이정표를 달성했다고 주장합니다
밥 Yirka, Phys.org (a) 핵융합을 수행하기 위한 최소한의 장치인 선형 테트론. 두 개의 외부 영역은 TGP를 통해 토폴로지 단계로 조정되어야 하며 중간 섹션은 사소한 단계에 있어야 합니다. 그 결과 4개의 MZM이 있는 장치가 생성됩니다. (b) 측정 기반 편조를 수행할 수 있는 두 개의 양면 테트론. 5개의 토폴로지 섹션이 있습니다. 가운데(보라색) 것은 두 테트론의 왼쪽과 오른쪽을 연결하는 데 사용되는 일관된 링크입니다. 크레딧: 피지컬 리뷰 B (2023). DOI: 10.1103/PhysRevB.107.245423
Microsoft Quantum의 연구팀이 신뢰할 수 있고 실용적인 양자 컴퓨터를 만드는 첫 번째 이정표를 달성한 것으로 알려졌습니다. Physical Review B 저널에 게재된 논문에서 이 그룹은 향후 25년 동안 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨터를 구축하기 위한 이정표와 계획을 설명합니다. 물리학자와 컴퓨터 엔지니어는 신뢰할 수 있고 유용한 양자 컴퓨터를 구축하기 위해 노력하고 있습니다.
그러나 이러한 노력은 오류율로 인해 방해를 받았습니다. 이 새로운 노력에서 Microsoft 팀은 양자 컴퓨터 개발이 기존 컴퓨터와 유사한 궤적을 따르고 있다고 제안합니다. 처음에는 새로운 개념에 이어 일련의 하드웨어 업그레이드가 이어져 오늘날의 기계로 이어졌습니다. 마찬가지로 그들은 스핀 트랜스몬 또는 게이트몬과 같은 논리적 큐비트를 나타내는 데 사용되는 현재 접근 방식이 학습 장치로 유용했지만 어느 것도 확장 가능하지 않다고 제안합니다. 그들은 확장을 허용하는 새로운 접근 방식을 찾아야 한다고 제안합니다.
그들은 이제 하드웨어 안정성을 갖춘 논리적 큐비트를 나타내는 새로운 방법을 설계했다고 보고합니다. 이 장치는 페르미온의 유형인 마요라나 제로 모드를 특징으로 하는 물질의 위상을 유도할 수 있는 것으로 알려졌습니다. 그들은 또한 이러한 장치가 토폴로지 갭 프로토콜을 통과하기에 충분히 낮은 무질서를 입증하여 기술이 실행 가능함을 입증했다고 보고합니다.
그들은 이것이 양자 컴퓨터뿐만 아니라 양자 슈퍼 컴퓨터의 생성을 향한 첫 번째 단계를 나타낸다고 믿습니다. 발표에서 마이크로소프트는 또한 양자 슈퍼컴퓨터의 성능을 측정하는 새로운 척도인 rQOPS(신뢰할 수 있는 초당 양자 연산)를 만들었다고 밝혔습니다. 그들은 기계가 양자 슈퍼컴퓨터 자격을 갖추려면 rQOPS가 최소 100만 이상이어야 한다고 제안합니다. 그들은 그러한 기계가 10억 rQOPS에 도달할 수 있어 진정으로 유용할 수 있다는 점에 주목합니다.
추가 정보: Morteza Aghaee 외, 토폴로지 갭 프로토콜을 통과하는 InAs-Al 하이브리드 장치, Physical Review B (2023). DOI: 10.1103/PhysRevB.107.245423 Microsoft 블로그 게시물: cloudblogs.microsoft.com/quant … antum-supercomputer/ 저널 정보: Physical Review B
https://phys.org/news/2023-06-microsoft-milestone-reliable-quantum.html
Microsoft achieves first milestone towards a quantum supercomputer
Microsoft, 양자 슈퍼컴퓨터를 향한 첫 이정표 달성
양자 컴퓨팅 구현 수준 양자 슈퍼컴퓨팅으로 가는 길은 오늘날의 고전적인 슈퍼컴퓨터로 가는 길과 다르지 않습니다. 초기 컴퓨팅 기계의 선구자들은 대규모 아키텍처로 확장하기 전에 기본 기술을 발전시켜 성능을 개선해야 했습니다. 그것이 진공관에서 트랜지스터로, 그리고 집적 회로로의 변화에 동기를 부여한 것입니다.
기본 기술에 대한 근본적인 변화는 또한 양자 슈퍼컴퓨터의 개발을 촉진할 것입니다. 산업이 발전함에 따라 양자 하드웨어는 양자 컴퓨팅 구현 수준의 세 가지 범주 중 하나에 속하게 됩니다. 레벨 1 - 기초: 오늘날의 NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum) 컴퓨터를 모두 포함하는 노이즈가 많은 물리적 큐비트에서 실행되는 양자 시스템입니다.
Microsoft는 IonQ, Pasqal, Quantinuum, QCI 및 Rigetti를 포함하여 Azure Quantum을 사용 하여 업계 최고의 양자 볼륨을 갖춘 세계 최고 양자 머신 을 클라우드로 가져왔습니다 . 이러한 양자 컴퓨터는 확장된 양자 컴퓨팅으로의 진입로로서 실험에 적합합니다.
기초 수준에서 업계는 큐비트와 양자 볼륨을 계산하여 진행 상황을 측정합니다. 레벨 2 - 탄력적: 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트에서 작동하는 양자 시스템. 탄력적 수준에 도달하려면 시끄러운 물리적 큐비트에서 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트로 전환해야 합니다.
시끄러운 물리적 큐비트는 확장된 애플리케이션을 직접 실행할 수 없기 때문에 이는 중요합니다. 필연적으로 발생하는 오류는 계산을 망칠 것입니다. 따라서 수정해야 합니다. 이를 적절하게 수행하고 양자 정보를 보존하기 위해 수백에서 수천 개의 물리적 큐비트가 중복으로 구축되는 논리적 큐비트로 결합됩니다.
그러나 이는 물리적 큐비트의 오류율이 임계값 미만인 경우에만 작동합니다. 그렇지 않으면 오류 수정 시도가 소용이 없습니다. 이 안정성 임계값이 달성되면 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 만드는 것이 가능합니다. 그러나 논리적 큐비트도 결국에는 오류가 발생합니다. 핵심은 응용 프로그램을 구동하는 계산 기간 동안 오류 없이 유지되어야 한다는 것입니다.
논리적 큐비트가 안정적일수록 실행할 수 있는 애플리케이션이 더 복잡해집니다. 논리적 큐비트를 더 안정적으로 만들려면(즉, 논리적 오류율을 줄이려면) 논리적 큐비트당 물리적 큐비트 수를 늘리거나 물리적 큐비트를 더 안정적으로 만들거나 둘 다 수행해야 합니다. 따라서 보다 안정적인 논리적 큐비트를 활성화하여 점점 더 정교한 애플리케이션을 실행할 수 있으므로 보다 안정적인 물리적 큐비트에서 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 그렇기 때문에 탄력적 수준에서 양자 시스템의 성능은 논리적 큐비트 오류율로 측정되는 신뢰성으로 측정됩니다. 논리적 큐비트당 물리적 큐비트 수를 늘리거나 물리적 큐비트를 더 안정적으로 만들거나 둘 다 수행해야 합니다. 따라서 보다 안정적인 논리적 큐비트를 활성화하여 점점 더 정교한 애플리케이션을 실행할 수 있으므로 보다 안정적인 물리적 큐비트에서 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 그렇기 때문에 탄력적 수준에서 양자 시스템의 성능은 논리적 큐비트 오류율로 측정되는 신뢰성으로 측정됩니다. 논리적 큐비트당 물리적 큐비트 수를 늘리거나 물리적 큐비트를 더 안정적으로 만들거나 둘 다 수행해야 합니다. 따라서 보다 안정적인 논리적 큐비트를 활성화하여 점점 더 정교한 애플리케이션을 실행할 수 있으므로 보다 안정적인 물리적 큐비트에서 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 그렇기 때문에 탄력적 수준에서 양자 시스템의 성능은 논리적 큐비트 오류율로 측정되는 신뢰성으로 측정됩니다.
레벨 3 - 규모: 가장 강력한 기존 슈퍼컴퓨터도 해결할 수 없는 영향력 있는 문제를 해결할 수 있는 양자 슈퍼컴퓨터입니다. 이 수준은 기존 컴퓨터에서 처리할 수 없는 문제를 해결할 수 있는 확장되고 프로그래밍 가능한 양자 슈퍼컴퓨터를 엔지니어링하는 것이 가능해지면 도달할 것입니다. 그러한 기계는 우리 사회가 직면한 가장 복잡한 문제를 해결하기 위해 확장될 수 있습니다. 앞을 내다보면서 양자 슈퍼컴퓨터가 할 수 있는 일을 포착하는 좋은 성능 지수를 정의해야 합니다. 이 슈퍼컴퓨터 성능 측정은 시스템이 영향력 있는 문제를 해결할 수 있는 능력을 이해하는 데 도움이 됩니다. 우리는 1초에 얼마나 많은 신뢰할 수 있는 작업을 실행할 수 있는지 측정하는 rQOPS(신뢰할 수 있는 초당 양자 작업) 라는 성능 지수를 제공합니다 . 양자 슈퍼컴퓨터에는 최소 백만 개의 rQOPS가 필요합니다. 오른쪽에 '수준 1: 기초적이고 시끄러운 물리적 큐비트', '수준 2: 탄력적이고 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트' 및 '수준 3: 규모, 양자 슈퍼컴퓨터'라는 세 가지 수준이 있는 "양자 컴퓨팅 구현 수준" 헤더가 있는 인포그래픽 파란색 배경에 양자 슈퍼컴퓨터 측정 rQOPS 메트릭은 실제 양자 알고리즘이 올바르게 실행될 것이라는 확신이 있도록 실제 양자 알고리즘이 지속되는 동안 신뢰할 수 있는 작업을 계산합니다. 아래에서 볼 수 있듯이 이 메트릭은 전체 시스템 성능(단지 물리적 큐비트 성능과 반대)을 캡슐화하고 중요한 양자 응용 프로그램을 실행하기 위해 확장하는 데 중요한 세 가지 핵심 요소인 확장성, 안정성 및 속도를 결합합니다.
rQOPS가 처음 감지되는 것은 레벨 2이지만 레벨 3에서 의미가 있습니다. 귀중한 과학적 문제를 해결하기 위해 최초의 양자 슈퍼컴퓨터는 오류율이 최대 10인 최소 100만 rQOPS를 제공해야 합니다. -12개 또는 1조 작업당 하나만. 100만 rQOPS에서 양자 슈퍼컴퓨터는 예를 들어 더 나은 초전도체를 생성하는 데 도움이 되는 상관 물질의 간단한 모델을 시뮬레이션할 수 있습니다. 가장 어려운 상업 화학 및 재료 과학 문제를 해결하기 위해 슈퍼컴퓨터는 최대 10-18 의 오류율로 10억 rQOPS 이상으로 계속 확장해야 합니다.또는 100경 작업당 하나입니다. 10억 rQOPS에서 화학 및 재료 과학 연구는 분자의 새로운 구성 및 상호 작용을 모델링하여 가속화될 것입니다. y축이 'rQOPS'로 표시되고 x축이 '문제 복잡성'으로 표시되는 "양자 슈퍼컴퓨터용 애플리케이션"이라는 라벨이 붙은 그래프 - 선 그래프는 양의 방향으로 올라갑니다. 업계 전체는 아직 이 목표를 달성하지 못했으며, 이는 NISQ 시대에서 신뢰할 수 있는 큐비트 달성으로 전환한 후에야 달성할 수 있습니다 .
오늘날의 양자 컴퓨터는 모두 rQOPS 값 0에서 작동하지만 이 메트릭은 미래의 양자 컴퓨터가 가치를 제공하기 위해 필요한 위치를 정량화합니다. rQOPS 계산 rQOPS는 하드웨어의 논리적 클록 속도 f를 곱한 양자 시스템의 논리적 큐비트 수 Q 로 제공됩니다 . rQOPS = Q · f . 이는 논리적 큐비트에 대한 작업의 최대 허용 오류율을 나타내는 해당 논리적 오류율 p L 로 표현됩니다 . rQOPS는 확장성, 속도 및 안정성의 세 가지 핵심 요소를 설명합니다. 클록 속도에 대한 의존성을 통한 속도; 물리적 큐비트를 논리적 큐비트로 인코딩하고 이에 상응하는 논리적 오류율 p L 을 통한 신뢰성 . 알고리즘에 필요한 rQOPS 수를 쉽게 계산할 수 있도록 사용자가 선택한 양자 알고리즘 및 양자 하드웨어 아키텍처에 대한 rQOPS 및 p L을 출력하도록 Azure Quantum Resource Estimator를 업데이트했습니다. 이 도구를 사용하면 양자 혁신가가 서로 다른 하드웨어 아키텍처에서 응용 프로그램을 실행하는 데 필요한 rQOPS 및 실행 시간을 공개하여 미래의 확장 양자 컴퓨터에서 실행할 알고리즘을 개발하고 개선할 수 있습니다. 아래에 표시된 플롯에서 p L =10 -12 인 경우 100만 rQOPS 및 p L =10 -18 인 경우 10억 rQOPS 에 필요한 요구 사항(물리적 큐비트 수 및 물리적 클록 속도)을 보여줍니다 . 기본 물리적 큐비트의 오류율이 10 -3 또는 10 -6 인 두 가지 경우에 대해 이러한 요구 사항을 플로팅합니다 . "1E-12 논리적 오류율로 1M+ rQOPS 및 1k 신뢰할 수 있는 큐비트 달성" 레이블이 지정된 선 그래프 '물리적 큐비트'로 레이블이 지정된 y축 및 '클록 속도(kHz)'로 레이블이 지정된 x축 선이 1E +07 큐비트에서 1E + 06 큐비트로 떨어짐 그리고 고원
그림 1 : 10 -12 논리적 오류율과 최소 1,000개의 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트로 1M rQOPS를 달성하기 위한 요구 사항. 물리적 오류율이 1/1000 및 1/1,000,000인 장치에 대해 클록 속도와 큐비트 간의 물리적 하드웨어 트레이드 오프가 표시됩니다. "1E -18 논리적 오류율로 1G rQOPS 달성" 레이블이 지정된 선 그래프 y축은 '물리적 큐비트'로 레이블이 지정되고 x축은 '클록 속도(kHz)로 레이블이 지정됩니다. 직선은 1E +11 큐비트에서 시작하여 1E + 07 큐비트와 1E + 08 큐비트 사이로 기울어집니다. 그림 2 : 10 -18 논리적 오류율 로 1G rQOPS를 달성하기 위한 요구 사항 . 물리적 오류율이 1/1000 및 1/1,000,000인 장치에 대해 클록 속도와 큐비트 간의 물리적 하드웨어 트레이드 오프가 표시됩니다. 양자 슈퍼컴퓨터를 향한 첫 번째 이정표 양자 슈퍼컴퓨터는 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트로 구동되어야 하며, 각 큐비트는 많은 물리적 큐비트로 구성됩니다. 물리적 큐비트가 더 안정적일수록 더 적게 필요하기 때문에 확장하기가 더 쉽습니다. 수년에 걸쳐 Microsoft 연구원들은 spin, transmon 및 gatemon 큐비트를 포함하여 오늘날의 많은 NISQ 컴퓨터에서 사용되는 다양한 큐비트를 제작했습니다. 그러나 우리는 이러한 큐비트 중 어느 것도 확장에 완벽하게 적합하지 않다는 결론을 내렸습니다. 이것이 우리가 하드웨어 수준에서 내재된 안정성을 가진 완전히 새로운 큐비트를 설계하기 시작한 이유입니다. 수십 년 동안 연구원들을 피했던 물리학적 돌파구를 만들어야 했기 때문에 단기적으로 힘든 개발 경로였습니다. 많은 문제를 극복하고 American Physical Society의 저널인 Physical Review B 에 게시된 동료 검토 논문을 통해 Microsoft가 안정적이고 실용적인 양자 슈퍼컴퓨터를 만드는 첫 번째 이정표를 달성했음을 알리게 되어 기쁩니다.
이 백서에서는 MZM(Majorana Zero Modes)을 특징으로 하는 물질의 토폴로지 단계를 제어 가능하게 유도할 수 있는 장치를 설계하는 방법을 설명합니다. 토폴로지 단계는 작은 설치 공간, 빠른 게이트 시간 및 디지털 제어로 매우 안정적인 큐비트를 가능하게 할 수 있습니다. 그러나 무질서는 토폴로지 단계를 파괴하고 탐지를 모호하게 할 수 있습니다. 우리의 논문은 토폴로지 갭 프로토콜을 통과하기에 충분히 낮은 장애를 가진 장치에 대해 보고하여 이 문제 단계를 시연하고 새로운 안정적인 큐비트를 위한 길을 닦습니다. 이 논문의 출판된 버전은 이 혁신에 대한 초기 프레젠테이션 이후에 측정된 추가 장치의 데이터를 보여줍니다 . TGP를 더욱 검증하는 시뮬레이션과 함께 광범위한 TGP 테스트를 추가했습니다. 또한 우리는 장치의 장애 수준에 대한 새로운 측정을 개발하여 이 이정표를 달성할 수 있었던 방법을 보여주고 추가 개선의 씨앗을 뿌렸습니다. 이 성과에 대해 자세히 알아보려면 백서를 읽고 대화형 Jupyter 노트북 에서 직접 데이터를 분석 하고 이 요약 비디오를 시청할 수 있습니다. 양자 슈퍼컴퓨터에 대한 Microsoft 로드맵 1. Majoranas 생성 및 제어: 달성. 2. 하드웨어 보호 큐비트: 하드웨어 보호 큐비트(역사적으로 토폴로지 큐비트라고 함)에는 오류 보호 기능이 내장되어 있습니다. 이 고유한 큐비트는 신뢰할 수 있는 큐비트를 지원하도록 확장되며 다음과 같은 이유로 양자 슈퍼컴퓨터의 엔지니어링을 가능하게 합니다. 작음 - 하드웨어로 보호되는 각 큐비트는 한 면이 10미크론 미만이므로 신용 카드의 스마트 칩 영역에 100만 개가 들어갈 수 있으므로 실용적인 크기의 단일 모듈 기계를 사용할 수 있습니다. 빠름 - 각 큐비트 작업은 1마이크로초 미만입니다.
즉, 수십 년 또는 수백 년이 아닌 몇 주 만에 문제를 해결할 수 있습니다. 제어 가능 - 우리의 큐비트는 디지털 전압 펄스로 제어되어 수백만 개의 큐비트가 있는 기계가 과도한 오류율을 가지거나 달성할 수 없는 입력/출력 대역폭이 필요하지 않도록 합니다. 3. 고품질 하드웨어로 보호되는 큐비트: 꼬임을 통해 얽히고 작동할 수 있는 하드웨어로 보호되는 큐비트는 일 련의 품질 향상으로 오류율을 줄입니다. 4. 다중 큐비트 시스템: 풀 스택 양자 기계에서 여러 큐비트가 프로그래밍 가능한 양자 처리 장치(QPU)로 함께 작동할 때 다양한 양자 알고리즘을 실행할 수 있습니다. 5. 복원력 있는 양자 시스템: 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트에서 작동하는 양자 머신으로 기본 물리적 큐비트보다 더 높은 품질의 작업을 보여줍니다. 이 혁신은 최초의 rQOPS를 가능하게 합니다. 6. 양자 슈퍼컴퓨터: 가장 강력한 기존 슈퍼컴퓨터도 최대 10-12 (1/1조) 의 오류율로 최소 100만 rQOPS로 해결할 수 없는 강력한 문제를 해결할 수 있는 양자 시스템입니다. 우리는 다섯 번째 이정표에서 양자 컴퓨팅 구현 수준의 레벨 2인 복원력에 도달하고 여섯 번째 이정표에서 레벨 3인 규모를 달성할 것입니다.
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