실리콘 스핀 큐비트 5개를 동시에 높은 정확도로 제어

RIKEN 창발물성과학연구센터의 물리학자들과 공동 연구진이 동시에 작동하는 여러 실리콘 스핀 큐비트를 매우 정확하게 제어할 수 있음을 보였다. 이 연구는 10월 15일 Nature Physics에 게재됐다.

실험에는 공용 마이크로파 제어선에 연결된 5개 큐비트 배열이 사용됐다. 연구팀은 동시 작동 중 발생하는 오류의 주요 원인을 규명하고, 이러한 오류를 줄여 정밀도를 유지하는 기술을 개발했다.

동시 제어가 어려운 이유

양자 컴퓨터는 0과 1의 조합으로 존재할 수 있는 양자 비트, 즉 큐비트를 사용한다. 실리콘 스핀 큐비트는 실리콘에 가둔 개별 전자의 스핀에 정보를 저장하며, 신뢰할 수 있는 계산을 하려면 이 스핀을 극도로 정밀하게 제어해야 한다. 마이크로파 신호가 이러한 제어를 제공하지만, 여러 큐비트를 동시에 작동시키면 정확도를 해치는 원치 않는 효과가 생길 수 있다.

연구진은 문제의 상당 부분을 교류 슈타르크 이동에서 찾았다. 이 효과는 마이크로파 제어 신호가 큐비트의 유효 에너지 준위를 바꿔 양자 상태의 위상이 달라질 때 나타난다. 이러한 위상 변화는 개별 큐비트의 의도된 동작을 방해할 수 있으며, 특히 여러 큐비트를 함께 제어할 때 그렇다.

의미

“이는 여러 큐비트를 동시에 작동시켜도 높은 정확도의 제어를 유지할 수 있음을 보여 주며, 실리콘 기반 양자 프로세서를 확장하는 데 중요한 한 걸음”이라고 RIKEN 연구원이자 공동 제1저자로 실험을 지도한 레온 카멘친트(Leon Camenzind)는 말했다. 저희가 입수한 요약에는 정확도 수치가 나와 있지 않으며, 해당 수치는 논문에 있다. 더 많은 소식은 과학 섹션에서 볼 수 있다.