최근 University of Warwick 연구진들이 0과 1의 상태에서 불필요한 상태로 정보를 유출시키는 행위를 감지할 수 있는 새로운 양자컴퓨터 프로그램을 개발한 것으로 나타나 관련 내용을 살펴보기로 한다.

이들 연구진이 개발한 새로운 기술은 사용자들에게 양자프로세싱의 신뢰성을 부여하고 양자컴퓨터가 정확히 어떠한 일을 해야하는지를 확인할 수 있는 능력을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다고 밝힌 것으로 나타났다.

1980년대 최초 이론적으로 대두된 양자컴퓨터의 개념은 기술의 발전속도가 더디게 진행됨에 따라 상대적으로 더디게 발전되어왔다 볼 수 있겠다. 또한 양자컴퓨터의 작동원리를 고려해보면 정보를 저장하는데 사용되는 기본단위인 양자 비트(큐비트)가 서로 얽혀있어야 제대로 동작이 되는 것으로 알려져있는데, 이는 하나의 큐비트가 상호 물리적으로 분리되어있다 하더라도 다른 큐비트에 빠르게 영향을 미쳐야한다는 뜻으로 해석해볼 수 있다.

이에 양자컴퓨터를 개발함에 있어 가장 큰 난제는 인코딩된 정보의 유출을 해결하는 것이라 볼 수 있겠는데, 여기서 말하는 유출은 양자컴퓨터의 하드웨어가 다른 상태의 정보를 잘못 인코딩하는 문제를 지칭한다고 한다. 이는 양자컴퓨터 내부 시스템에서 상호 얽혀있는 큐비트가 수 천개의 하드웨어 구성요소에 미미한 유출이 발생할 경우, 연산오류를 비롯해 전체 시스템의 붕괴를 초래할 수 있다고 한다. 뿐만 아니라 오류를 수정하는 프로세스에도 많은 결함이 발생되어 큐비트 내부에 포함된 정보 자체도 손상될 위험도 발생할 수 있다.

University of Warwick 물리학 부교수인 Animeh Datta 박사는 양자컴퓨터가 이론적으로는 큐비트들로 구성되어있으나 실제로는 3개의 상태인 큐트릿이나 4개의 상태인 쿼쿼트로 이루어졌다고 언급하여 얽힘현상을 올바르게 해결하지 못할 경우 컴퓨팅 작업의 모든 단계에서 손상이 발생할 가능성이 높다는 점을 언급한 것으로 나타났다.
[참조: https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/computer_program_developed]

현재의 연구단계에서 연구진들은 IBM社의 클라우드서비스를 통해 공공 접근이 가능한 IBM Q Experience 양자기기를 사용하였으며, 특정 작업을 반복적으로 적용해 결과치를 얻어내는 차원감시기법을 사용한 것으로 나타났다.

상기 연구결과는 저명한 과학저널인 Physical Review A에 게재되었으며 아래 링크를 통해 세부 내용을 확인할 수 있다.
[링크: https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.99.032328]