TIQC를 공부하기 위해서는 살펴봐야할 것이 아주 많다. 고전컴퓨터에서 트랜지스터 하나로 설명이 되는 것이 양자컴퓨터에서는 어떤 양자상태를 two-level system으로 만들어서 어떤 식으로 0, 1 변환 연산할 것인지 자세히 살펴봐야 한다.
내가 추천하는 TIQC 공부 순서는 다음과 같다.
정석이라고 하면 Trap부터 공부해야 한다. ion의 상태를 알 수 있어야 해당 이온을 어떻게 잡고, 연산에 활용하는지 알 수 있다. 이를 위해 Mathieu Equation으로 나타난 입자 위치를 임의의 Pondermotive force로 고정시키는 것. 이 과정이 Trap이다.
Trapped Ion을 즉각 계산에 투입할 수는 없다. 계산하기 좋은 상태로 바꿔줘야 한다. 바로 <*implement two level system>*이다. fines structure, zeeman effect 등으로 구성한 임의의 two-level system을 가지고 연산하는 것이다. 이때 중요한 문제는 heating, noise 등이 있다.
Two level system을 구현하며 연산할 때 방금 말한 heating, noise를 따로 다루는 파트가 있다. 그것이 바로 set up이다. 사실 heating과 noise는 같은 것이라고 봐도 무방한데, heating으로 인한 motional energy가 noise를 일으키는 가장 큰 주범이기 때문이다. 다른 중성원자, 초전도 등의 컴퓨터에서도 동일한 것처럼 Vacuum 및 cold system은 꼭 필요하다. 물론 당연히 상온 유지 가능 시스템을 구현하기 위한 연구도 어딘가에서는 진행중이다. <Set up> 파트는 이런 기본적인 것을 다룬다.
사실 위의 까닭에 <Gate>를 앞서서 넣었어야 하는 생각도 있었다. 그렇지만, Gate가 진정 널리 연구되는 분야이기 때문에 내용이 많아질 것으로 보여 뒤에 넣기도 했다. gate에는 여러 종류가 있다. 최초의 TIQC gate, Cirac-Zoller gate와 26년 현재 가장 널리 쓰이는 Molmer-Sorensen gate, Oxford Ionics의 Microwave gate 등 다양히 있다.
마지막으로는 Scale up이 있다.
내가 먼저 공부해본 바로는, 양자컴퓨터를 공부하는 첫 시점에 quantum circuit 공부가 가장 힘들었고, Hamiltonian은 독학이라서 그런지 좀 많이 힘들다. 새로운 분야이니 만큼 많은 글 읽는 것이 중요하기 때문에 충분한 영어실력이 뒷받침 되어야 한다. 아직은 나도 매우 일부만 알고 있으며, 나의 세부 전공 주제조차 제대로 알지 못한다. 모든 분야 전부를 이해할 수 있을 것이라 기대하진 않는다.
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혹시나 하여 넣는 말이다. 중고등학생들이 이해하기에는 조금 어려운 내용이 들어있다. 선행되어야 하는 과목들은 다음과 같다. 도서관으로 가라.