자기 발견 : 양자 컴퓨터는 자체 얽힘을 분석한다

인간이 자기 발견의 여정을 떠나는 것과 비슷하게, 양자 컴퓨터 역시 자신의 기반에 대한 이해를 심화시킬 수 있습니다.

도호쿠 대학과 런던 세인트 폴 대학의 연구원들은 양자 컴퓨터가 양자 얽힘을 분석하고 보호할 수 있는 새로운 알고리즘을 개발했습니다. 이는 양자 컴퓨팅의 기본입니다.

이러한 발견은 양자 얽힘과 양자 기술에 대한 우리의 이해를 높이는 데 기여합니다.

해당 연구는 2025년 3월 4일 Physical Review Letters 에 게재되었습니다.

아인슈타인은 이를 "소름 돋는 원격 작용"이라고 표현했는데, 양자 얽힘은 입자 사이의 거리에 관계없이 서로 연결된 상태를 유지하는 독특한 현상입니다.

이 기능은 양자 컴퓨터가 매우 강력한 이유 중 하나입니다.

"양자 컴퓨터는 얽힘을 기반으로 구축되었으며, 이제 양자 컴퓨터 자체도 얽힘을 연구하고 이해하는 데 사용될 수 있습니다." 도호쿠 대학의 학제 과학을 위한 프런티어 연구소와 공학 대학원의 조교수이자, 이 연구의 주저자인 르 빈 호의 말입니다.

연구팀은 얽힘 감지를 최적화하는 양자 알고리즘을 사용하는 변형 얽힘 증인(VEW)이라는 방법을 도입했습니다.

기존의 방법들은 종종 모든 얽힌 상태를 식별하는 데 실패하지만, VEW는 분리 가능한(얽히지 않은) 상태와 얽힌 상태를 더 잘 구별하는 동시에 감지 정확도를 높입니다.

그러나 얽힘을 감지하는 것은 과제의 일부일 뿐입니다.

두 얽힌 입자 사이의 거리가 광년이라도 실제로 분리할 수는 없지만, 양자 얽힘은 그 자체로 취약합니다.

"많은 경우, 지역 측정에 의존하는 기존 감지 방법은 실제로 양자 얽힘을 파괴할 수 있습니다."라고 Le는 말했습니다.

이를 극복하기 위해 본 연구에서는 비국소적 측정 프레임워크를 제안하여 연구자들이 양자 파동 함수를 붕괴시키지 않고도 얽힘 속성을 평가할 수 있도록 했습니다.

Le는 "우리의 방법은 양자 컴퓨팅, 통신, 암호화와 같은 응용 분야에 필수적인 얽힘을 탐지하고 보호하는 신뢰할 수 있는 방법을 제공합니다."라고 말했습니다.

"얽힘 감지를 위한 적응형 머신 러닝 기반 방법이 인기를 얻고 있지만, 이것은 얽힘을 감지하고 보존하는 최초의 양자 알고리즘입니다."

연구팀은 알고리즘을 더욱 개선해 얽힘 탐지의 효율성과 정확도를 개선할 계획입니다. 이는 견고한 양자 기술을 발전시키는 데 중요한 단계입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250326123536.htm