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양자장 이론을 시물레이션 한 새로운 유형의 양자 컴퓨터

입자 물리학의 표준 모델은 우주를 구성하는 기본 입자와 힘에 대한 이론으로, 입자들은 전자나 양전자와 같은 반입자 형태로 양자장에 의해 묘사됩니다. 양자장 이론을 이해하기 위해, 연구자들은 양자장 이론의 복잡한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하지만, 이러한 계산은 기존의 슈퍼컴퓨터나 양자 컴퓨터에서도 매우 복잡하여 해결하기 어렵습니다. 이를 해결 하기 위해 워털루 대학교가 참여한 국제 연구가 새로운 유형의 양자 컴퓨터를 사용하여 양자장 이론을 한 공간 차원 이상의 차원에서 성공적으로 시뮬레이션했다는 성과를 발표했습니다. 연구팀은 인스브루크에서 개발된 qudit 양자 컴퓨터와 워털루에서 개발된 qudit 알고리즘을 결합하여, 양자 정보 캐리어가 0과 1 대신 최대 5개의 값을 사용하는 방식을 도입했습니다. 이 새로운 접근 방식은 양자장의 자연적 표현을 가능하게 해, 계산을 더 효율적으로 만들었습니다. 이를 통해 팀은 두 가지 공간 차원에서 양자 전기역학의 근본적인 특징을 관찰할 수 있었습니다. 또한, 2016년 인스브루크에서 입자-반입자 쌍의 생성을 시연한 뒤, 연구팀은 입자가 한 줄로 움직이도록 제한하는 방식에서 벗어나 양자 컴퓨터를 활용해 입자 사이의 상호작용을 더 자연스럽게 연구할 수 있는 중요한 진전을 이루었습니다. 이 연구는 양자 전기역학에 대한 첫 번째 시뮬레이션 발표로, 입자 행동뿐만 아니라 입자 간의 자기장도 관찰할 수 있었습니다., 이는 더 복잡한 물리학적 연구로 나아가는 중요한 단계로 볼 수 있습니다.