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Microsoft 기록상 가장 성능이 뛰어난 논리적 큐비트 발표

작성자
하이룽룽
작성일
2024-09-11 10:09
조회
688
https://blogs.microsoft.com/blog/2024/09/10/microsoft-announces-the-best-performing-logical-qubits-on-record-and-will-provide-priority-access-to-reliable-quantum-hardware-in-azure-quantum/

Microsoft에서 우리는 과학적 이점을 잠금 해제하고 세계에서 가장 시급한 과제 중 일부를 해결하기 위한 길에서 새로운 컴퓨팅 시대를 열고 있습니다. 이것이 우리가 Azure Quantum을 구축하는 이유입니다. 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨팅을 위한 최초의 플랫폼을 만들고 규모에 따른 양자 비전을 달성하기 위해서입니다.

4월에 우리는 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨터로 의미 있는 문제를 해결하기 위한 다음 단계에 돌입한다고 발표했습니다 . 물리적 큐비트보다 오류율이 800배 더 높은 가장 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 시연함으로써 말입니다. 오늘날의 노이즈가 많은 중간 규모 양자(NISQ) 머신의 주요 문제는 물리적 큐비트가 너무 노이즈가 많고 오류가 발생하기 쉬워서 실제 응용 프로그램에 사용하기에 비실용적이라는 것입니다. 그래서 우리는 노이즈로부터 보호하고 장기 실행 계산에 대한 일관성을 유지하기 위해 여러 물리적 큐비트를 결합하는 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 사용해야 합니다.

하지만 양자 컴퓨팅은 고립되어 존재하지 않습니다. 클라우드의 힘과 긴밀하게 통합되어야 합니다. 우리는 가장 시급한 과제 중 일부를 해결할 수 있는 새로운 세대의 하이브리드 양자 애플리케이션을 잠금 해제하기 위해 컴퓨팅의 장점을 최대한 활용해야 합니다. 지속 가능한 에너지 솔루션을 개척하는 것부터 차세대 생명을 구하는 치료법으로 질병을 치료하는 방법을 혁신하는 것까지 다양합니다.

Azure Quantum 컴퓨팅 플랫폼은 다양한 하드웨어 아키텍처에서 양자 컴퓨팅을 제공하도록 설계되어 업계에서 가장 진보된 하이브리드 양자 애플리케이션을 모두 안전하고 통합적이며 확장 가능한 클라우드 환경에서 제공하여 고전적으로 해결하기 힘든 문제를 해결할 수 있습니다. 이것이 Azure Quantum에 대한 당사의 비전입니다. 오늘날 당사는 업계를 선도하는 파트너인 Quantinuum과 Atom Computing과 함께 이를 달성하는 데 더 가까이 다가가는 발전을 계속하고 있습니다. 두 회사와 함께 Azure Quantum 플랫폼에 동급 최고의 솔루션을 제공하고, 공동으로 회복성 있는 양자 기능을 발전시키고 확장하고자 합니다.

Quantinuum과 협력하여 개선된 큐비트 가상화 시스템을 적용하여 12개의 매우 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 생성하고 얽혔습니다. 이는 기록상 가장 많은 수의 얽힌 논리적 큐비트를 나타내며 가장 높은 충실도를 자랑합니다. 이러한 결과는 Azure Quantum 컴퓨팅 플랫폼 내에서 이온 트랩 하드웨어에서 논리적 큐비트 계산을 확장합니다. 또한 확장 가능한 양자 컴퓨팅으로 나아가려면 상당한 하드웨어 이정표에 도달해야 할 뿐만 아니라 이러한 개선 사항이 실용적이고 현실적인 과제를 해결할 수 있음을 증명해야 합니다.

이것이 우리가 신뢰할 수 있는 논리적 양자 계산과 클라우드 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 AI를 결합한 최초의 엔드투엔드 화학 시뮬레이션을 시연했던 이유입니다. 오늘의 발표는 Quantinuum의 선도적인 양자 머신 없이는 불가능했을 것입니다. 이는 특히 화학, 물리학 및 생명 과학 분야에서 이러한 기술의 교차점에서 실용적인 솔루션을 향한 길을 열어줍니다.

마지막으로, Azure Quantum 컴퓨팅 플랫폼을 확장하면서 Microsoft와 Atom Computing이 힘을 합쳐 궁극적으로 세계에서 가장 강력한 양자 머신을 구축한다는 소식을 알려드리게 되어 기쁩니다. 이 협업을 통해 Atom Computing의 중립 원자 하드웨어를 Azure Quantum 컴퓨팅 플랫폼에 통합하고 발전시켜 고객에게 새로운 세대의 신뢰할 수 있는 양자 하드웨어를 제공하고 있습니다 . 이를 통해 Microsoft와 파트너 생태계의 최고를 제공하여 신뢰할 수 있는 양자 머신의 상업적 제공을 제공하고 있습니다.

이 신뢰할 수 있는 양자 하드웨어의 성능을 과학 플랫폼인 Azure Elements와 결합하여 과학적 양자적 이점을 얻기 위한 포괄적인 발견 제품군을 제공하고 있습니다.

새로운 세대의 하이브리드 양자 애플리케이션 만들기

Microsoft에서는 클라우드와 AI의 힘을 양자와 결합하여 새로운 컴퓨팅 패러다임을 개척하고 있습니다. Azure Quantum 컴퓨팅 플랫폼은 다양한 큐비트 아키텍처와 칩에서 하드웨어를 활용하는 양자 애플리케이션의 원활한 실행을 가능하게 하는 동시에 클라우드 HPC 및 AI와의 통합을 제공합니다. 지난 1년 동안 우리는 생성 화학 및 가속 DFT를 제공하고 매우 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 입증하여 업계를 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨팅 으로 발전시키는 것을 포함하여 이 플랫폼 사명을 추구하기 위한 새로운 혁신과 협업을 계속 발표했습니다.

우리는 이러한 기술을 대규모 데이터 처리를 위한 AI와 복잡한 계산 및 전례 없는 정확성을 위한 양자의 상호 보완적인 강점을 활용하는 특수 목적 클라우드 플랫폼에 통합하고 있습니다. 이 강력한 컴퓨팅 기반은 혁신가가 고전적 컴퓨터에서는 어렵거나 다루기 힘든 문제를 해결하기 위한 동급 최고의 솔루션을 개발할 수 있도록 하는 안전하고 통합적이며 확장 가능한 하이브리드 컴퓨팅 환경을 제공합니다. 우리는 생태계 파트너의 양자 하드웨어 아키텍처를 우리의 양자 제어, 처리 및 오류 수정 소프트웨어와 통합하고 있으며, 조종사 지원 워크플로, 개발자 도구, 고전적 슈퍼컴퓨팅 및 다중 모달 AI 모델에 대한 기능도 제공합니다. 이 차별화된 컴퓨팅 스택은 이 새로운 세대의 하이브리드 애플리케이션을 위한 길을 열 것입니다. AI 공동 추론은 문제를 명확히 표현하고 이를 워크플로로 변환하는 데 도움이 되며, 적절한 단계에서 고전적 및 확장된 양자 도구를 사용하여 반복적 루프에서 영향력 있는 통찰력을 이끌어내 R&D와 솔루션까지의 시간을 수년이 아닌 며칠로 단축합니다.

Quantinuum을 사용하여 안정적인 양자 컴퓨팅을 지속적으로 구현합니다. 

오늘, Quantinuum과 협력하여 기록상 가장 성능이 뛰어난 논리적 큐비트를 시연하여 가장 많은 수의 얽힌 논리적 큐비트를 달성하게 되어 자랑스럽게 생각합니다 . Quantinuum의 56물리적 큐비트 H2 머신을 위한 큐비트 가상화 시스템을 개선하고 최적화하여 12개의 논리적 큐비트를 만들었습니다 .

이러한 진전은 Microsoft의 세계적 수준의 오류 수정 전문성을 말해줍니다. 6개월도 채 안 되는 기간에 개선된 큐비트 가상화 시스템은 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트 수를 3배로 늘렸습니다. 나아가 '더 깊은' 양자 계산에 필요한 복잡한 상태에서 12개의 논리적 큐비트를 모두 얽혔을 때 해당 물리적 ​​큐비트보다 22배의 회로 오류율이 향상되었습니다 
논리적 큐비트의 수를 세 배로 늘리는 동시에 물리적 큐비트를 30에서 56으로 두 배 미만으로 늘릴 수 있는 저희 시스템의 능력은 저희 H-시리즈 트래핑 이온 하드웨어의 높은 충실도와 올투올 연결성을 증명합니다. Microsoft의 큐비트 가상화 시스템과 결합된 현재의 H2-1 하드웨어는 저희 와 저희 고객을 레벨 2 복원력 있는 양자 컴퓨팅으로 완전히 이끌어줍니다. 이 강력한 협업은 Azure Quantum을 통해 제공되는 최첨단 AI 및 HPC 도구와 결합하면 훨씬 더 큰 발전을 이룰 수 있습니다.

— Quantinuum의 CEO인 Rajeeb Hazra


개선된 오류 정정 코드와 큐비트 가상화 시스템을 통해 얽힘 상태일 때 물리적 회로와 논리적 회로의 오류율이 22배 향상되었습니다.
양자 컴퓨터로 과학 및 산업적 혁신을 향해 계속 노력함에 따라 노이즈는 여전히 가장 큰 장벽입니다. 이전 게시물에서 저는 물리적 큐비트 수를 늘리는 것만으로는 견고한 양자 오류 수정을 가능하게 하는 데 충분하지 않다는 점을 강조했습니다. 양자 생태계의 일부로서 우리는 의미 있는 결과를 생산하기 위한 견고한 기반을 갖추기 위해 논리적 큐비트 수와 충실도를 모두 개선하는 데 집중해야 합니다. 이는 더 길고 안정적인 양자 애플리케이션을 실행할 수 있도록 하는 하드웨어 및 소프트웨어 발전을 통해 가능할 것입니다. 오늘의 발표는 대규모 양자 컴퓨팅으로 가는 길에서 이러한 기본 기능을 실현할 수 있음을 보여줍니다.

진정한 컴퓨팅 패러다임 전환에는 실용적이고 상업적으로 관련성 있는 애플리케이션에 대한 집중도 필요합니다. 이전에 우리는 HPC, AI 및 논리적 큐비트 계산을 결합하여 특정 촉매 문제에 대한 기본 상태 에너지를 예측하는 최초의 엔드투엔드 워크플로에서 화학 시뮬레이션을 성공적으로 완료했습니다. 이 데모는 양자 기술이 확장됨에 따라 점점 더 큰 영향을 미칠 새로운 세대의 하이브리드 애플리케이션을 도입하는 데 중요한 단계를 나타냈습니다. 양자와 AI는 과학적 발견에 가장 먼저 상당한 영향을 미칠 것이며, Microsoft의 연구자들은 이 통합의 획기적인 잠재력을 입증했습니다. 이 작업은 양자 컴퓨팅의 최전선에 있는 회사인 Quantinuum과의 오랜 긴밀한 협력 덕분에 가능했습니다.

최신의 개선된 논리적 큐비트와 이 화학 시뮬레이션에 대한 기술적 세부 사항에 대해 자세히 알아보려면 Microsoft와 Quantinuum이 12개의 논리적 큐비트를 만들고 하이브리드 종단 간 화학 시뮬레이션을 시연하는 블로그를 참조 하세요 .

Atom Computing과 함께 새로운 상용 제품 출시 발표

마지막으로, Atom Computing과 협력하여 고객에게 새로운 세대의 신뢰할 수 있는 양자 하드웨어를 제공하게 되어 기쁩니다. Microsoft의 향상된 큐비트 가상화 시스템과 Atom Computing의 중성 원자 하드웨어를 결합하여 논리적 큐비트를 공동으로 생성하고 신뢰할 수 있는 양자 계산을 가능하게 하는 시스템을 최적화하고 있습니다. 함께 이 새로운 상용 제품이 기록상 세계에서 가장 강력한 양자 머신이 될 것이며 과학적 이점을 넘어 확장될 것이라고 믿습니다.

Atom Computing의 하드웨어는 양자 오류 수정 확장에 필수적인 기능을 고유하게 결합합니다. 여기에는 많은 수의 고성능 큐비트, 전체 큐비트 연결, 긴 코히어런스 시간, 큐비트 재설정 및 재사용을 통한 중간 회로 측정이 포함됩니다. 이 회사는 1,200개가 넘는 물리적 큐비트를 갖춘 2세대 시스템을 구축하고 있으며, 새로운 하드웨어 세대마다 물리적 큐비트 수를 10배로 늘릴 계획입니다. Microsoft의 최첨단 내결함성 프로토콜을 다른 큐비트 아키텍처에 적용함으로써, Azure Quantum 컴퓨팅 플랫폼은 여러 하드웨어 플랫폼에서 동급 최고의 논리적 큐비트 스펙트럼을 제공하여 유연성을 제공하고 고객의 투자를 미래에 대비할 수 있습니다.


Microsoft와 Atom Computing이 협력하여 중립 원자 하드웨어와 맞춤형 큐비트 가상화로 Azure Quantum 컴퓨팅 플랫폼을 개선하고, 추가 논리적 큐비트에 대한 지속적인 업그레이드 기능을 갖춘 상용 검색 제품군을 제공합니다.
Atom Computing과의 협업은 이러한 기능을 차별화된 컴퓨팅 규모, 화학 및 재료 과학 시뮬레이션을 위한 최첨단 AI 모델, Copilot을 제공하는 당사의 특수 목적 클라우드 플랫폼인 Azure Elements와 통합하는 것을 목표로 합니다. 당사의 목표는 정부와 조직이 화학 물질 및 재료의 특성을 설계 및 예측하고, 분자 상호 작용을 탐구하고, 복잡한 화학 반응을 시뮬레이션하는 것을 포함하여 오늘날 가장 진보된 계산 솔루션을 사용하여 과학적으로나 상업적으로 관련된 문제를 해결할 수 있도록 지원하는 것입니다. 또한, 양자 전문 지식을 구축하고 일자리에 대한 새로운 수요를 창출하는 데 도움이 되는 이러한 기술의 상업적 채택에 필요한 중요한 도구를 제공하여 양자 준비 생태계를 활성화하는 데 도움을 주고자 합니다.
Microsoft와 협력하여 Atom Computing의 양자 역량을 가속화하게 되어 기쁩니다. 이 협력을 통해 우리가 확장하고 과학적 양자 이점을 가장 먼저 달성할 수 있는 독특한 위치에 있다고 믿습니다. 당사의 중립 원자 기술은 Microsoft의 선도적인 큐비트 가상화 역량을 위한 이상적인 기반이며, 글로벌 혁신가들이 세계 최고의 플랫폼을 사용할 수 있도록 내결함성, 최첨단 양자 애플리케이션을 구현할 수 있기를 기대합니다.

— Ben Bloom, 박사, Atom Computing 설립자 겸 CEO

최고의 양자 및 AI로 고객 역량 강화

Microsoft에서는 실무자들이 Azure 클라우드에 연결된 양자 컴퓨팅, 기존 슈퍼컴퓨팅, AI의 상호 보완적인 강점을 활용하는 차세대 애플리케이션을 사용할 수 있도록 지원하고자 합니다.

우리는 규모에 따른 양자 구현에 전념하여 고전적 컴퓨터로는 너무 복잡한 상업적으로 중요한 문제를 해결할 수 있도록 합니다. 플랫폼 기업으로서, 양자 생태계에 계속 투자하고 Quantinuum, Atom Computing, Photonic 등과 같은 업계 리더와 협력하여 양자 역량을 발전시키고 확장하는 것이 중요합니다. 업계 협력과 더불어, 우리는 위상 큐비트 기반 접근 방식으로 자체 혁신에도 집중하고 있습니다.

이 접근 방식은 빠른 클록 속도, 디지털 제어 등을 통해 확장을 위한 고유한 경로를 계속 제공합니다. 더욱이 토폴로지 양자 컴퓨터는 단일 칩에서 100만 개가 넘는 물리적 큐비트를 제어할 수 있으며, 다른 유형의 큐비트보다 더 빠르게 정보를 처리할 수 있습니다 . Azure Quantum 팀은 이전에 이 접근 방식의 실현 가능성을 입증했으며 , 이를 양자 슈퍼컴퓨팅 수준으로 확장하기를 기대합니다.
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