Instituto de Investigación de Estándares y Ciencias de Corea, ubicado en el Complejo de Investigación Daedok en Daejeon, a finales de abril, moderno edificio de medición.
De camino al laboratorio de computación cuántica superconductora en el primer piso del sótano, vi una computadora y un refrigerador cilíndrico conectados por docenas de líneas. En él había una computadora cuántica basada en superconductores que aplicaba la mecánica cuántica al llamado mundo microscópico.
“El impulso eléctrico se transmite a la computadora cuántica a través de docenas de líneas conectadas a la computadora”, dijo un funcionario de Quantum Machines, una empresa israelí que instala el equipo de alta frecuencia utilizado en la computadora cuántica. Es una manera de crear. una unidad de computación)”, explicó.
En el mercado de la tecnología informática cuántica, que se consideraba propiedad exclusiva de la ciencia avanzada y la gran tecnología global, Corea también está sudando, soñando con seguir adelante. Los países desarrollados como Estados Unidos y la Unión Europea (UE) comenzaron la investigación hace unos 20 años, pero en Corea, un recién llegado, todavía está en pañales, con solo 300 médicos.
Sin embargo, las computadoras cuánticas predicen un crecimiento explosivo en el futuro debido a la ventaja de poder ‘calcular’ cosas que incluso las supercomputadoras no pueden armar. Esto se debe a que es bueno en los llamados cálculos paralelos. De hecho, en el caso de una computadora cuántica que ocupa aproximadamente 1 pyeong en el Instituto de Investigación de Estándares y Ciencias de Corea, tiene una eficiencia de 20 qubits (contando 20 potencias de 2 juntas). Este nivel de computación solo es posible cuando se construye una supercomputadora en una escala de cientos de pows.
El instituto de investigación planea construir un total de cinco computadoras cuánticas, cuatro con un rendimiento de 20 qubits y una con un rendimiento de 50 qubits.
«Todavía no está en la etapa de calcular un fenómeno con una computadora cuántica, pero se puede observar», dijo Lee Yong-ho, jefe del Centro de Investigación de Sistemas de Computación Cuántica Superconductora del Instituto de Investigación de Estándares y Ciencia de Corea. forma de un cuaderno en blanco». También se desarrollará un modelo de software.
La diferencia entre una computadora cuántica y una computadora convencional es la siguiente. Las computadoras tradicionales tienen solo dos bits, 0 y 1. Una computadora de rendimiento promedio puede realizar 85 millones de cálculos por segundo y una supercomputadora puede realizar 1000 billones de cálculos por segundo. Pero todo esto significa contar innumerables combinaciones de 0 y 1 uno por uno. Además, la construcción de una supercomputadora requiere una gran inversión de hasta 1 billón de wones, y los costos operativos, como la electricidad, también son altos. Suponiendo que la computadora de cálculo de ChatGPT sea utilizada por 100 millones de personas, el costo operativo anual de alrededor de 600 mil millones de wones es un ejemplo representativo.
Las computadoras cuánticas, por otro lado, están en un estado superpuesto de 0 y 1. Puede ser 0 o 1, pero entre medio se pueden hacer infinitas combinaciones. Esta unidad se llama ‘qubit’. Esto se debe a que utiliza las propiedades de un cuanto, que es tanto una partícula como una onda al mismo tiempo. Debido a que es una partícula y una onda al mismo tiempo, puede existir en diferentes estados, lo que se conoce como «superposición» cuántica.
Además, ambos existen en estados tan diferentes y se influyen mutuamente al mismo tiempo. Esto se llama ‘entrelazamiento’ cuántico. Al mismo tiempo, cuando se observa, se puede almacenar el valor del resultado correspondiente, lo que tiene la ventaja de poder realizar cálculos muy paralelos utilizando la superposición y el entrelazamiento cuánticos.
Suponiendo que son 3 qubits, 000 001 011 010 100 101 110 111, etc. 8 estados (2ª a 3ª potencia) son ‘estados superpuestos’.
Cuando se calcula simultáneamente un número de ocho instancias en paralelo y se encuentra la mejor combinación óptima utilizando el fenómeno entrelazado, se puede extraer como el valor del resultado. Una situación en la que una computadora necesita calcular 8 veces, una computadora cuántica de 3 qubit puede hacerlo una vez. Generalmente se dice que las computadoras cuánticas con más de 50 qubits (2 de 50 = 1000 billones) han reemplazado a las supercomputadoras (1000 billones de cálculos por segundo). Esto significa que mientras una supercomputadora calcula 1000 billones de veces por segundo, una computadora cuántica de 50 qubits solo puede calcular una vez y obtener el mismo valor.
En general, las computadoras cuánticas son más baratas que las supercomputadoras, cuya construcción cuesta entre miles de millones y decenas de miles de millones de wones. La industria estima que el costo de la electricidad de una computadora cuántica es solo el 0,1 por ciento del de una supercomputadora. Es una historia que las computadoras cuánticas pueden desempeñar el papel de un «cambio de juego» en el campo de la informática.
La empresa estadounidense IBM ha anunciado que producirá 433 ordenadores cuánticos qubit este año y 4185 ordenadores cuánticos qubit para 2025. Si se lleva a cabo este proyecto, será posible realizar cálculos muy grandes en un instante que las supercomputadoras existentes no pueden igualar.
Se espera que estas computadoras cuánticas se utilicen principalmente en campos que requieren mucha computación, como el desarrollo de nuevos medicamentos y la predicción del clima.
Según un informe del Instituto Coreano de Planificación y Evaluación de Ciencia y Tecnología (KISTEP), las computadoras cuánticas se pueden usar en finanzas (optimización de cartera), química (optimización de diseño molecular), medicina (descubrimiento de fármacos contra el cáncer), productos farmacéuticos, etc. estar hecho Desarrollo de medicamentos especializados como la enfermedad de Alzheimer y para detectar fallas en los sistemas aeroespaciales (control de vuelo), etc.
Recientemente, un equipo de investigación sueco anunció que ha logrado calcular propiedades de moléculas que no se pueden calcular con una supercomputadora o una computadora cuántica. Con base en esto, el equipo de investigación dijo que se espera en el futuro el impacto de simular los procesos químicos requeridos para la producción de nuevos medicamentos y nuevos materiales.
Sin embargo, es una observación que las computadoras cuánticas tardarán unos 10 años en alcanzar el punto de comercialización que se puede sentir en la piel. Esto se debe al problema del error. Las computadoras cuánticas actuales están dominadas principalmente por sistemas cuánticos superconductores y sistemas cuánticos de trampa de iones que operan a temperaturas extremadamente bajas de menos 270 grados centígrados. El problema es que debido a que la unidad cuántica es tan delgada, incluso la más mínima vibración o cambio de temperatura escapa al fenómeno de superposición. Se sabe que las computadoras cuánticas cometen 1 error en cada 1000 operaciones. Si calcula 1,000 billones de unidades a la vez, eso significa que ocurrirá un error en billones de unidades. Este es un problema directamente relacionado con la confiabilidad de los cálculos de la computadora cuántica.
Para resolver este problema, se está investigando un qubit (qubit de cálculo) adjuntando varios qubits (qubits de corrección de errores) a su alrededor. Aquellos que disfrutan del juego pueden pensar en una combinación de Medy y Marine en ‘Starcraft’. Actualmente, un médico (qubit de cómputo) está asociado con 99 marines (qubits de corrección de errores), y se espera que continúen las mejoras de rendimiento.
«Se espera que los qubits sin errores se realicen en unos 10 segundos alrededor de 2025», dijo Jeong Yeon-wook, profesor de nanoingeniería en la Universidad de Sungkyunkwan. Parecía que sí. Será entre 2035 y 2040 cuando las computadoras cuánticas estarán basadas en errores. Los qubits gratuitos en realidad se comercializan.
Según la firma de investigación global Markets & Markets, se espera que el mercado de computadoras cuánticas crezca de $ 866 millones (alrededor de 1,1258 billones de wones) este año a $ 4,375 mil millones (alrededor de 5,6875 billones de wones) en 2028. Aunque se trata de una alta tasa de crecimiento promedio del 30%, el tamaño del mercado es de aproximadamente 5 billones de wones, que es extremadamente pequeño en comparación con el mercado mundial de semiconductores (1435 billones de wones). Desde la perspectiva de los investigadores y empresas nacionales, que llegan tarde, existe la opinión de que debería desarrollarse en la forma de producir piezas y materiales representativos en el ecosistema industrial relevante siguiendo la tecnología informática cuántica.
Ejemplos representativos son ‘Quantum Machines’, una empresa israelí de equipos de alta frecuencia, y ‘Blue Force’ de Finlandia, que fabrica sistemas criogénicos.
Han Sang-wook, jefe del Centro de Investigación de Información Cuántica del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST), dijo: «A medida que la industria cuántica se desarrolle en el futuro, los mejores ingenieros se lanzarán a la industria cuántica y el potencial también aumentará». aumento. Más explosivo. método «. Hay que cuidarlo», dijo.
[나현준 기자]
