양자 컴퓨팅이란 무엇인가? – Part 6: 양자 컴퓨터의 성능지표, 도전 사항, 양자 오류 제어

간단 소개

양자 컴퓨팅의 성능 지표, 도전 과제, 양자 오류 제어 기술을 분석하고, 미래 발전 방향을 제시합니다.

AI Summary

양자 컴퓨터 성능 지표
- 큐비트 개수는 처리 가능한 양자 정보량을 나타내지만, 실질적인 연산 능력은 에러율, 결맞음 시간과 함께 고려해야 함
- 결맞음 시간은 큐비트가 양자 상태를 유지하는 시간으로, T1(이완 시간)과 T2(위상 이완 시간)로 구분되며, 길수록 복잡한 알고리즘 실행 가능
- CLOPS는 초당 실행 가능한 회로 레이어 수로, 양자 컴퓨터의 속도 성능을 나타내는 중요 지표
양자 컴퓨터의 도전 과제
- 큐비트 품질 및 오류 문제: 외부 환경에 민감하여 오류 발생률이 높아 복잡한 알고리즘 실행에 제약이 따름. 양자 오류 정정 기술 개발이 중요
- 데이터 로딩 병목 현상: 양자 컴퓨터와 고전 컴퓨터 간 입출력 속도 차이로 인해 데이터 로딩에 어려움이 있으며, 양자 머신러닝 분야에서도 주요 과제로 남아있음
- 연결성 한계: 큐비트 간 연결성이 제한적일 경우, 복잡한 알고리즘 구현 시 연산 오버헤드가 발생하고 전체 계산 효율이 저하됨
양자 오류 제어
- 양자 오류 정정(QEC), 양자 오류 억제(QES), **양자 오류 완화(QEM)**는 양자 컴퓨터의 신뢰성과 정확도를 향상시키는 데 중요한 역할
- QEC는 오류를 적극적으로 감지하고 수정하는 방법으로, 결함 허용 양자 컴퓨팅의 기반 기술이지만 하드웨어 요구사항이 높음
- QES는 하드웨어 수준에서 오류 발생 자체를 예방하는 기술이며, QEM은 추가 큐비트 없이 오류의 영향을 줄이는 방법으로 NISQ 시대에 적합