양자 컴퓨팅이 9월 상반기에 주요 벤처 거래와 공공 시장을 통해 30억 달러가 이 분야에 유입되는 등 전례 없는 투자를 유치함에 따라 상당한 인프라 문제가 남아 있으며 기술의 야심찬 확장 목표를 약화시킬 위험이 있습니다.
양자 컴퓨터는 인공 지능, 신약 발견 및 재료 과학의 혁명적인 발전을 약속하지만 칩과 냉각을 넘어서는 근본적인 장애물에 직면해 있습니다.
종종 이러한 시스템 내부의 많은 장비는 수십 년 전에 개발되었으며 안정적으로 작동하지 않으며 극한의 온도에서 양자 컴퓨터 작동에 최적화될 수 없습니다.
Delft Circuit의 임시 CEO.
이 과제의 중심에는 양자 컴퓨터가 고전 전자 장치에서 물려받은 노후화 기술인 동축 케이블이 있습니다.
양자 시대가 시작되기 100년 전인 1916년에 AT&T가 설계한 이 전선은 종종 양자 컴퓨터의 신경계 역할을 하여 개별 큐비트에 제어 신호를 전달하고 양자 상태를 읽습니다.
그러나 양자 시스템이 더 크고 정교해짐에 따라 동축 케이블은 중요한 제한 요소로 입증되었습니다.
크기, 낮은 신호 전달 용량 및 높은 오류율로 인해 수천 개의 큐비트를 안정적으로 연결하고 제어하는 것이 불가능합니다.
그리고 이것이 문제가 되는 이유는 이제 업계가 사용자에게 양자적 이점을 제공하는 데 가까워지기 위해 큐비트 수를 늘려야 하기 때문입니다.
각 동축 케이블은 온도가 절대 영도에 가까워지는 양자 컴퓨터 극저온 환경의 좁은 범위 내에서 상당한 공간을 필요로 합니다.
시스템이 수백 큐비트에서 수천 큐비트로 확장하려고 시도함에 따라 기존 동축 연결에 필요한 물리적 공간은 엄청나게 커집니다.
신뢰성 문제는 더욱 그렇습니다. 동축 케이블 시스템에는 수많은 오류 지점이 발생합니다. 각 연결, 조인트 및 구성 요소는 반복되는 열 팽창 및 수축 주기로 인해 시스템 오류의 잠재적인 원인을 나타냅니다.
일관된 양자 상태를 유지하는 것이 가장 중요한 양자 컴퓨팅에서는 신뢰할 수 없는 연결로 인해 발생하는 작은 신호 저하나 열 변동도 처리 중인 섬세한 양자 정보를 파괴할 수 있습니다.
혁신적인 엔지니어링으로 큐비트 연결 옵션 제공
양자 산업의 연결 위기를 해결하려면 극저온 환경 내에서 신호가 라우팅되는 방식에 대한 근본적인 재검토가 필요합니다.
각 케이블 내에서 훨씬 더 높은 채널 밀도를 제공하는 동시에 기존 방법에 비해 실제로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 고급 유연한 케이블 기술이 등장하고 있습니다.
이러한 차세대 솔루션은 고급 필터링 및 신호 조절 기능을 갖춘 초전도 재료를 다중 채널 유연한 케이블에 직접 통합합니다.
여러 기능을 하나의 간소화된 구성 요소로 결합함으로써 이미 동일한 가격의 기존 동축 시스템에 비해 최대 8배의 채널 밀도를 달성할 수 있습니다.
업계 로드맵에 따르면 기존 동축 케이블의 최대 32배에 달하는 추가 밀도 개선이 18개월 이내에 제공될 예정입니다. 기술이 성숙해짐에 따라 기능도 계속해서 향상될 것입니다.
전체 시스템 아키텍처를 단순화하고 개별 구성 요소 및 연결 지점 수를 줄임으로써 이러한 고급 케이블 시스템은 기존 동축 케이블보다 5~20배 더 적은 오류 지점을 제공할 수 있습니다.
이러한 신뢰성 향상은 신호 저하로 인해 양자 상태와 계산 정확도가 손상될 수 있는 양자 시스템에 매우 중요합니다.
그 수요가 급격히 증가하고 있습니다
양자 컴퓨팅 회사가 더 크고 강력한 시스템을 향한 추진을 가속화함에 따라 이러한 인프라 문제를 해결해야 하는 시급성이 더욱 커지고 있습니다.
오늘날 양자 컴퓨터는 일반적으로 수십 또는 수백 큐비트로 작동하지만 업계 로드맵에 따르면 단기적으로는 수천 큐비트, 향후 10년에는 수백만 큐비트를 갖춘 시스템이 필요합니다.
글로벌 인공지능 붐으로 인해 이러한 요구가 더욱 가속화되었습니다. AI 애플리케이션이 컴퓨팅 리소스를 점점 더 많이 소비함에 따라 양자 컴퓨터는 다양한 영역에서 기존 컴퓨팅을 보완하거나 능가하는 전문적인 워크로드를 처리할 수 있는 위치에 있습니다.
심층 신경망 훈련부터 복잡한 재무 모델 최적화에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 양자 가속화의 이점을 누릴 수 있습니다. 하지만 이러한 시스템을 필요한 크기로 확장하는 데 필요한 엔지니어링을 개발할 수 있는 경우에만 가능합니다.
이러한 확장 압력으로 인해 양자 I/O 시스템에서 채널 밀도를 대폭 높여야 하는 필요성이 시급해졌습니다.
현재 시스템에는 수백 개의 제어 채널이 필요할 수 있지만 미래의 양자 컴퓨터에는 수천 또는 수만 개가 필요할 것입니다.
기존 동축 케이블은 양자 작업에 필요한 신호 무결성과 신뢰성을 유지하면서 이러한 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
아마도 가장 중요한 것은 이와 같은 인프라 개선이 고급 양자 오류 수정 기술에 필요한 신호 무결성을 유지한다는 것입니다.
낮은 누화, 최소 소음 및 안정적인 열 성능을 통해 내결함성 양자 컴퓨팅에 도달하는 데 필요한 정교한 제어 체계가 가능합니다.
확장성을 통해 양자의 진정한 가치를 실현합니다
확장 가능한 양자 연결 솔루션의 개발은 업계에서 중요한 순간에 이루어졌습니다.
수십억 달러의 신규 투자가 양자 컴퓨팅 회사에 유입되면서 실질적인 확장성을 입증해야 한다는 압박이 그 어느 때보다 커졌습니다.
기존 기술로 인해 발생한 근본적인 확장 장벽을 제거하는 인프라 혁신을 통해 어느 회사가 실험실 시연에서 완전한 상용 시스템으로 성공적으로 전환할 수 있는지 결정할 수 있습니다.
양자 컴퓨팅의 미래에 투자하는 투자자에게 인프라 확장성은 심각한 위험이자 중요한 기회를 모두 제공합니다.
연결 문제를 해결할 수 있는 기업은 전체 산업의 성장을 가능하게 하는 위치에 있는 반면, 확장 능력에 심각한 제한을 겪을 수 없는 기업은 있을 수 있습니다.
양자 컴퓨팅 산업이 다음 개발 단계로 진입함에 따라 순수한 양자 과학에서 확장성을 결정하는 엔지니어링 과제로 관심이 점점 더 옮겨가고 있습니다.
이 과제에 대한 해결책은 양자 기술에 대한 최근의 큰 투자 중 어느 것이 결국 성과를 낼 것인지 결정할 수 있습니다.
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