자원 13배 절약해 양자 컴퓨팅 기술 구현한다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 양자 컴퓨터 실용화 걸림돌을 해결할 가능성을 제시했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 이승우 양자기술연구단 박사 연구팀이 세계 최초로 이산 변수와 연속 변수의 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술을 개발하고, 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다고 6일 밝혔다.

이승우 박사(왼쪽)와 이재학 박사(오른쪽).(사진=한국과학기술연구원)

양자 오류를 정정하기 위해 설계된 큐비트를 논리 큐비트라고 한다. 구현 방법은 이산 변수와 연속 변수라는 두 가지 방식이 있다. 아이비엠(IBM), 구글(Google) 같은 기업들은 이산 변수 방식으로 양자 컴퓨터를 개발하고 있다. 반면 아마존, 자나두 등은 연속 변수 방식을 채택하고 있다. 두 방식은 각각 조작 난이도와 자원 효율성 측면에서 장·단점이 있다.

연구진은 기존에 각각 개발되던 방식들을 큐비트 오류정정을 통합했다. 하이브리드 기술을 기반으로 결함 허용 아키텍처를 개발하고, 수치 시뮬레이션을 통해 이 기술이 각 방식의 장점을 결합해 더 효율적이고 효과적인 양자 연산과 오류정정이 가능하다는 점을 입증했다.

광학 기반 양자 컴퓨팅에 이번 기술을 적용하면 기존 기술 대비 최대 4배 높은 광자 손실 임계값을 달성하고, 같은 수준의 논리 오류율을 유지하면서도 필요한 자원을 13배 이상 절약할 수 있는 것으로 나타났다.

이승우 KIST 박사는 “양자컴퓨팅 개발에 새로운 방향성을 제시한 연구”라며 “규모있는 양자컴퓨터 개발과 실용화를 하려면 서로 다른 플랫폼의 장점을 통합하는 하이브리드 기술이 중요해질 것으로 예측된다”고 말했다.

KIST는 ‘양자 오류정정 핵심기술 개발’을 위한 국제공동연구센터를 주관하고 있다. 연구에는 KIST를 비롯해 미국 시카고대, 서울대 연구진이 참여했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘피알엑스 퀀텀(PRX Quantum)’에 지난 8월 2일자로 게재됐다.