양자 컴퓨터, 실온 사용 가능해지나…프로토타입 만들 계획

[코리아데일리 박승훈 기자]

지금과는 전혀 다른 방식으로 작동하는 양자컴퓨터는 상상할 수 없는 속도로 연산이 가능한 것으로 알려졌지만 극저온 상태에서 작동돼 상용화는 어려웠다. 하지만 실온 상태에서 사용할수 있게 하는 기술이 개발됐다.

7일 물리학자들이 거대한 규모의 양자 컴퓨터 건설 계획을 수립했다고 BBC가 3일 보도했다

거대한 규모의 양자 컴퓨터를 만드는 것은 아직 실험실 수준에 갇혀 있다.

과학자들이 모듈러 디자인에 근거한 새로운 양자컴퓨터 건설에 대한 청사진을 과학저널인 사이언스 어드밴시스에 발표했다.

종전의 컴퓨터는 0과 1의 값을 갖는 비트(bit)로 불리는 단위로 계산한다. 양자 시스템에서는 0과 1의 값을 동시에 갖는 큐비트(quantum bit)라는 단위로 계산한다.

큐비트를 이용하면 복잡한 계산을 동시에 할 수 있지만 '얽힘'이라고 불리는 양자 효과를 이용해 동기화해야 한다.

알버트 아인슈타인은 이를 '유령 같은 원격작용(spooky action at a distance)'이라고 불렀다.

과학자들은 10이나 15큐비트 보다 큰 양자 컴퓨터를 만드는데 어려움을 겪어 왔다. 큐비트가 그들의 모호성을 상실하고 단순히 1이나 0이 되는 결 깨짐 현상(Decoherence)으로 인해 드롭아웃 현상이 발생했다.

결 깨짐 현상으로 결맞음이 완전히 없어지면 양자 정보 처리에 사용할 수 없게 된다.

영국 서식스 대학 윈프리드 헨싱어 교수는 "새로운 개념에는 에러를 교정하는 방법이 있어 거대한 규모의 장치를 만들 가능성을 열었다"고 말했다.

헨싱어 교수는 "컴퓨터가 만들어진 때를 상상해 보라. 그들은 수십 비트로 출발했다. 양자 컴퓨터의 현재 위치가 바로 이렇다"고 말했다.

또 "예를 들어 신약을 개발하거나, 우주를 이해하거나, 새로운 물질을 디자인하는데 지금은 10~15큐비트의 양자컴퓨터를 사용하는데, 나는 궁극적으로 100억 큐비트짜리 양자 컴퓨터를 만들기를 원한다"고 전했다.

연구진들은 다양한 응용과학을 이용해 범용 양자컴퓨터를 만드는 청사진을 제시했다.

지금 사용하는 양자컴퓨터는 모든 시스템이 매우 낮은 온도를 유지하는 초전도체 장치를 사용하지만, 하전 된 원자(이온)를 활용하면 컴퓨터를 실온에서 작동하게 할 수 있다.

논리 게이트는 블록 쌓기처럼 회로를 구성한다. 양자컴퓨터에서 연산을 수행하는 역학을 한다. 이를 위해선 레이저를 사용해, 각각의 이온에 일치시켜야 한다.

다음 단계로 이 디자인에 맞춰 양자 컴퓨터 프로토타입을 만들 계획이며 약 100만~200만 파운드(14억~28억 원)가 들것이라 추산했다.

한편, 캐나다 브리티시컬럼비아 주 버너비에 본사를 둔 D-웨이드는 최근 2000큐비트짜리 양자 컴퓨터를 출시했다. D-웨이브는 미 항공우주국(NASA)과 구글, 방산업체인 록히드 마틴에 이어 최근에 사이버 보안 회사인 템포럴 방위 시스템을 고객으로 확보했다.

구글은 초전도체를 채용한 기기를 연구하고 있으며, 마이크로소프트는 위상 양자 컴퓨팅을 탐험하고 있다.

이온 큐 같은 스타트업은 헨싱어 교수와 그의 동료들이 제안한 갇힌 이온을 이용한 양자 컴퓨터 연구에 초점을 맞추고 있다.