고전을 넘어서: 유용한 실제 문제에서 양자 우월성을 최초로 입증한 D-Wave

• Science에 게재된 새로운 획기적인 동료 심사 논문 "양자 시뮬레이션에서의 고전적 계산을 넘어서"는 유용한 실제 문제에서 세계 최초이자 유일한 양자 계산 우위를 입증한 D-Wave의 성과를 명확히 입증합니다

• 연구에 따르면 D-Wave 어닐링 양자 컴퓨터는 GPU 클러스터로 구축된 클래식 슈퍼컴퓨터를 사용하여 해결하는 데 거의 백만 년, 전 세계 연간 전력 소비량보다 많은 시간이 걸리는 자성 물질 시뮬레이션을 몇 분 만에 수행합니다

• 우월성 달성에 사용되는 D-Wave Advantage2 어닐링 양자 컴퓨터 프로토타입, 이는 시스템의 놀라운 성능 능력을 입증하는 증거입니다

D-Wave Quantum Inc. (뉴욕증권거래소: QBTS) ("D-Wave" 또는 "회사")는 양자 컴퓨팅 시스템, 소프트웨어 및 서비스 분야의 선두주자이자 세계 최초의 양자 컴퓨터 상업 공급업체로, 오늘 저명한 학술지 Science에 과학적 돌파구를 발표했습니다, 어닐링 양자 컴퓨터가 재료 발견과 관련된 복잡한 자성 재료 시뮬레이션 문제를 해결하는 데 있어 세계에서 가장 강력한 고전 슈퍼컴퓨터 중 하나를 능가한다는 것을 확인했습니다. 새로운 획기적인 동료 심사 논문인 "양자 시뮬레이션에서의 고전적 계산을 넘어서"는 이 성과를 유용한 문제에 대한 양자 계산 우월성을 세계 최초이자 유일하게 입증한 사례로 입증합니다.

 

D-Wave가 이끄는 국제 과학자들의 협력은 프로그래머블 스핀 글래스에서 양자 역학 시뮬레이션을 수행했습니다. 이는 비즈니스 및 과학에 대한 알려진 응용 프로그램이 있는 계산적으로 어려운 자성 물질 시뮬레이션 문제입니다. 이 시뮬레이션은 D-Wave의 Advantage2™ 프로토타입 어닐링 양자 컴퓨터와 프론티어 슈퍼컴퓨터 모두에서 수행되었습니다 에너지부 오크리지 국립 연구소. 이 연구는 다양한 진화 시간 동안 격자 구조와 크기의 행동을 시뮬레이션하고 다양한 중요한 재료 특성을 제공했습니다. D-Wave의 양자 컴퓨터는 슈퍼컴퓨터를 사용하여 몇 분 만에 가장 복잡한 시뮬레이션을 수행했으며, 거의 백만 년이 걸릴 정도로 정확도가 높았습니다. 또한 그래픽 처리 장치(GPU) 클러스터로 구축된 슈퍼컴퓨터를 사용하여 이 문제를 해결하려면 전 세계 연간 전력 소비량보다 더 많은 전력이 필요합니다.

 

"오늘은 양자 컴퓨팅에 있어 놀라운 날입니다. 유용한 문제에 대한 양자 계산 우위를 입증하는 것은 업계 최초입니다. 양자 시스템이 고전 컴퓨터를 능가한다는 다른 모든 주장은 논쟁의 여지가 있거나 실질적인 가치가 없는 난수 생성과 관련이 있습니다."라고 D-Wave의 CEO인 앨런 바라츠 박사는 말했습니다. "우리의 성과는 의심할 여지 없이 D-Wave의 어닐링 양자 컴퓨터가 이제 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터의 손이 닿지 않는 유용한 문제를 해결할 수 있게 되었다는 것을 보여줍니다. 오늘날 D-Wave 고객들이 이 기술을 사용하여 양자 컴퓨터를 어닐링함으로써 실질적인 가치를 실현할 수 있게 되어 매우 기쁩니다."

 

업계 최초의 양자 컴퓨팅 이정표 실현

물질의 거동은 양자 물리 법칙에 의해 지배됩니다. 자성 물질의 양자적 특성을 이해하는 것은 이를 기술 발전에 활용하는 새로운 방법을 찾는 데 매우 중요하며, 이를 통해 물질 시뮬레이션과 발견이 D-Wave와 더 넓은 과학 커뮤니티의 중요한 연구 분야가 될 수 있습니다. 이 연구에서 수행된 것과 같은 자성 물질 시뮬레이션은 컴퓨터 모델을 사용하여 인간의 눈에 보이지 않는 작은 입자가 외부 요인에 어떻게 반응하는지 연구합니다. 자성 물질은 의료 영상, 전자 기기, 초전도체, 전기 네트워크, 센서 및 모터에 널리 사용됩니다.

 

"이 연구는 D-Wave의 양자 컴퓨터가 새로운 물질의 발견으로 이어질 수 있는 양자 역학 문제를 안정적으로 해결할 수 있음을 증명합니다."라고 D-Wave의 수석 저명 과학자인 앤드류 킹 박사가 말했습니다. "D-Wave의 기술을 통해 몇 년 전만 해도 불가능했던 프로그래밍 가능한 양자 물질을 만들고 조작할 수 있습니다."

 

재료 발견은 계산적으로 복잡하고 에너지 집약적이며 비용이 많이 드는 작업입니다. 오늘날의 슈퍼컴퓨터와 고성능 컴퓨팅(HPC) 센터는 수만 개의 GPU로 구성되어 있지만, 복잡한 재료 시뮬레이션을 적시에 또는 에너지 효율적으로 수행할 수 있는 계산 처리 능력을 항상 갖추고 있는 것은 아닙니다. 수십 년 동안 과학자들은 고전 컴퓨터의 손이 닿지 않는 복잡한 재료 시뮬레이션 문제를 해결할 수 있는 양자 컴퓨터를 만들기를 열망해 왔습니다. D-Wave의 양자 하드웨어 발전으로 어닐링 양자 컴퓨터가 처음으로 이러한 유형의 문제를 처리할 수 있게 되었습니다.

 

"이는 D-Wave에서 25년간의 연구와 하드웨어 개발, 전 세계 11개 기관에서 2년간의 협업, 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 중 하나와 협업 기관의 컴퓨팅 클러스터에서 10만 시간 이상의 GPU 및 CPU 시뮬레이션을 통해 가능해진 중요한 이정표입니다."라고 Dr. 모하마드 아민, D-Wave의 수석 과학자. "이 연구는 양자 컴퓨터에서 자연을 시뮬레이션하려는 리처드 파인만의 비전을 실현하는 것 외에도 과학적 발견과 양자 응용 개발의 새로운 지평을 열 수 있습니다."

 

Advantage2 시스템, 강력한 성능 향상 입증

"양자 시뮬레이션에서의 고전적 계산을 넘어서"에 나타난 결과는 이론적 및 실험적으로 양자 어닐링이 복잡한 최적화 문제에서 양자 속도 향상을 제공한다는 것을 보여준 D-Wave의 이전 과학적 이정표들에 의해 가능해졌습니다. 이러한 과학적 발전은 Advantage2 프로토타입의 빠른 어닐링 기능의 개발로 이어졌으며, 이는 양자 계산 우위를 입증하는 데 필요한 정밀한 양자 계산을 수행하는 데 중요한 역할을 했습니다.

 

"광범위한 양자 컴퓨팅 연구 개발 커뮤니티는 양자 컴퓨팅이 고전 컴퓨팅을 능가할 수 있는 계산 유형에 대한 이해를 집단적으로 구축하고 있습니다. 이 노력은 지속적이고 엄격한 실험이 필요합니다."라고 박사는 말했습니다. 트레버 랜팅, 디웨이브의 최고 개발 책임자. "이 연구는 양자 컴퓨터가 고전적인 방법을 능가할 수 있었던 곳에 대한 명확한 증거와 함께 이러한 이해를 더욱 명확하게 하기 위한 중요한 단계입니다. 우리가 만든 전체 결과 모음을 재현하는 능력은 고전적으로 불가능하다고 믿습니다. 우리는 학계 동료들이 양자 능력과 고전 능력 사이의 경계를 더욱 명확히 정의하기 위한 노력을 계속할 것을 권장하며, 이러한 노력이 더욱 강력한 양자 컴퓨팅 기술의 개발을 촉진하는 데 도움이 될 것이라고 믿습니다."

 

양자 컴퓨팅 우위를 달성하는 데 사용되는 Advantage2 프로토타입은 현재 고객이 D-Wave의 Leap™ 실시간 양자 클라우드 서비스를 통해 사용할 수 있습니다. 이 프로토타입은 이전 세대 어드밴티지 시스템보다 성능이 크게 향상되었으며, 큐비트 일관성, 연결성 및 에너지 규모가 향상되어 더 크고 복잡한 문제에 대한 고품질 솔루션을 제공합니다. 게다가, D-Wave는 이제 이 작업에 사용된 프로토타입보다 네 배 더 큰 Advantage2 프로세서를 갖추게 되었으며, 이 논문의 시뮬레이션을 수백 큐비트에서 수천 큐비트로 확장했습니다. 이는 이 논문에서 설명한 것보다 훨씬 더 큽니다.

 

선도적인 업계 목소리 에코 지원

니시모리 히데토시 박사, 도쿄 공과대학교 물리학과 교수: "이 논문은 대규모 양자 컴퓨팅의 실제 적용 가능성을 입증하는 데 중요한 이정표가 됩니다. 최첨단 고전적 방법에 대한 양자 어닐러의 엄격한 벤치마킹을 통해 실용적인 문제를 해결하는 데 있어 양자 우위를 설득력 있게 확립하고, 전례 없는 규모로 양자 컴퓨팅의 혁신적 잠재력을 드러냅니다."

 

MIT 양자 기계 공학 교수인 세스 로이드 박사: "대규모의 완전 오류 수정 양자 컴퓨터는 미래에 몇 년이 걸리지만, 양자 어닐러는 오늘날 양자 시스템의 특징을 탐구할 수 있습니다. 우아한 논문에서 D-Wave 그룹은 대규모 양자 어닐러를 사용하여 가장 강력한 고전 컴퓨터의 손이 닿지 않는 복잡한 양자 시스템에서 얽힘 패턴을 밝혀냈습니다. D-Wave 결과는 다양한 시스템에서 이국적인 양자 효과를 탐구할 수 있는 양자 어닐러의 가능성을 보여줍니다."

 

오크 리지 국립 연구소의 저명한 과학자인 양자 과학 센터 소장 트래비스 험블 박사: "ORNL은 다양한 경로를 통해 계산의 경계를 확장하고자 하며, 재료 과학 응용을 위한 양자 컴퓨팅 벤치마킹은 새로운 계산 능력에 대한 이해에 중요한 입력을 제공합니다."

 

후안 카라스킬라 박사, ETH 취리히 물리학과 부교수: "저는 이러한 결과가 D-Wave에 중요한 과학적 이정표가 될 것이라고 믿습니다. 이러한 결과는 양자 다체 물리학에서 비평형 역학을 위한 새로운 시뮬레이션 기법을 개발하는 데 강력한 벤치마크와 동기를 제공하기 때문에 과학계에 대한 초대장 역할도 합니다. 또한, 이러한 발견들이 이러한 시뮬레이션을 수행하는 데 있어 고전적 및 양자 역학적으로 관련된 계산 문제에 대한 이론적 탐구를 장려하기를 바랍니다."

 

마드리드 콤플루텐세 대학교 이론물리학 교수 빅터 마르틴-마요르 박사: "이 논문은 실험 물리학을 위한 순회 논문일 뿐만 아니라 결과의 명확성 측면에서도 주목할 만합니다. 저자들은 고전 컴퓨터에서 중요한 동시에 매우 어려운 문제로 여겨지는 문제를 해결했습니다. 연구팀은 양자 어닐러가 고전 시뮬레이션을 위한 최첨단 방법보다 이 작업에서 더 나은 성능을 발휘한다는 것을 보여주었습니다."

 

브리티시 컬럼비아 대학교 수석 과학자 알베르토 노세라 박사: "우리의 연구는 양자 자석의 동역학을 시뮬레이션하기 위한 최첨단 고전 시뮬레이션의 실용성을 보여줍니다, 아날로그 시뮬레이터를 기반으로 한 양자 기술이 기존 컴퓨터로는 해결되지 않을 수 있는 과학적 질문을 해결할 수 있는 문을 열었습니다."