양자 우위의 기하급수적 입증

수십 년간 양자 역학 예측 검증은 주요 실험적 과제였습니다. 최근 기술 발전으로 특정 계산 작업을 통해 비고전성을 입증하는 시연이 있었으나, 복잡성 이론 가정 의존, 하드웨어 노이즈 취약성, 비효율적인 검증 등의 한계로 확장성에 대한 의문이 제기되었습니다. 본 연구는 보완 샘플링 기반 게임을 통해 비고전성을 검증하는 새로운 방법을 제안합니다. 이 게임은 입력과 출력이 확률 분포 샘플을 나타낼 때 양자 및 고전 계산 간에 가능한 가장 큰 분리를 달성하며 효율적으로 검증 가능합니다. 특히, 번스타인-바지라니 문제에서 영감을 받은 입력 인스턴스로 제한할 경우, 계산적 난이도 가정 없이도 고전성의 기하급수적인 위반을 입증합니다. 우리는 Quantinuum System Model H2 트랩드 이온 양자 컴퓨터에서 최대 55 큐비트에 걸쳐 수천 개의 회로로 구성된 실험을 수행했습니다. 관찰된 점수는 양자 전략의 체계적인 채택으로 설명될 수 있으며, 이는 효율적이고 확장 가능한 방식으로 하드웨어의 양자적 특성을 더욱 확증합니다. 본 연구는 양자 우위의 강력한 증거를 제시하며, 미래 양자 기술 개발에 중요한 기반을 제공합니다.