양자 컴퓨팅

양자 컴퓨팅은 다양한 사용 사례에서 고속 및 고속 데이터 전송 속도 요구를 해결하는 솔루션으로 빠르게 부상하고 있다. 차세대 GPS 시스템, MRI 장비, 반도체, 레이저 등에 적용되고 있다.

이러한 가능성 때문에 전 세계 정부는 양자 컴퓨팅 연구 개발에 수십억 달러를 투자하고 있다. 미국에서는 국가 양자 이니셔티브(NQI)법이 연방 정부 기관이 학계 및 민간 산업과 협력하여 양자 기술의 성장을 가속화할 수 있도록 허용한다. 2022년 제정된 CHIPS 및 과학법(CHIPS and Science Act)은 NQI법을 개정하여 양자 네트워킹 인프라, 표준 개발 및 기타 이니셔티브에 대한 연구 개발을 승인했다.

큐비트의 이점

기존 컴퓨터와 마찬가지로 양자 컴퓨팅은 디지털 비트를 사용합니다. 가장 큰 차이점은 구성 요소이다. 양자 컴퓨팅은 일반적으로 큐비트라고 하는 양자 비트를 사용한다. 0 또는 1인 기존 디지털 비트와 달리 큐비트는 동시에 0과 1이 될 수 있다.

양자 컴퓨팅 환경에서 큐비트 제어 시스템은 여러 개의 RF 케이블을 통해 프로세서에 연결된다. 제어 및 판독을 위해 큐비트당 여러 개의 케이블이 필요하다. 참고로 50큐비트 시스템에는 120개 이상의 케이블이 필요하다. 필요한 펄스를 얻고 큐비트 충실도를 유지하려면 케이블, RF 증폭기, 필터, 감쇠기를 통해 전파되는 제어 펄스의 동작을 이해하는 것이 필수적이다.

일반적인 큐비트 수명은 약 100μs이다. 이를 지원하기 위해 피드백 루프는 판독에서 큐비트 제어까지 일반적으로 1μs 미만의 낮은 지연 시간으로 작동해야 한다. 루프 내의 각 계측기 및/또는 기능 블록은 이러한 작동을 지원하기 위해 가능한 한 빠르게 작동해야 한다.

양자 프로세서는 극저온 유지 장치(cryostat) 하단에 위치하며, 온도는 10mK 정도로 낮다. 이 구성의 한 가지 과제는 칩과의 연결을 보장하는 동시에 누화 및 기타 오류를 최소화하는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 양자 컴퓨팅 설계는 극저온 유지 장치의 다양한 온도 단계에 감쇠기와 필터를 포함하여 케이블을 통한 열을 최소화하고 잡음을 줄인다.

극저온 유지 장치의 RF 경로에는 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하고 측정 시간을 단축하기 위해 증폭기와 순환기가 포함되는 경우가 많다. 이러한 모든 RF 구성 요소와 경로는 SNR, 위상 잡음 및 지연 시간을 최적화하도록 교정되어야 한다.

양자 컴퓨팅 테스트 구성

큐비트는 2GHz에서 40GHz 범위의 마이크로파 펄스에 의해 자극되므로 일반적으로 큐비트 제어를 위해 상향 컨버터와 하향 컨버터가 사용된다. 높은 출력 신호 순도를 갖춘 신호 발생기는 업/다운 변환 단계의 국부 발진기(LO) 역할을 하거나 체인 내 증폭기를 구동하는 측정 솔루션이다. 광대역 및 실시간 스펙트럼 분석기와 위상 잡음 분석기는 생성된 신호의 품질을 특성화하는 데 사용된다.

안리쓰는 큐비트 설계부터 최종 구현까지 양자 컴퓨팅에 특화된 포괄적인 RF 및 마이크로파 솔루션을 제공한다. 안리쓰는 완벽한 RF 및 마이크로파 양자 컴퓨팅 솔루션을 통해 과학자들이 스펙트럼 순도를 높이고 위상 잡음을 최소화하여 SNR을 극대화하고, 지연 시간과 스위칭을 줄여 측정 시간을 단축할 수 있도록 지원한다.