양자컴퓨터 큐비트 던지고 받아 배치한다

KAIST 연구팀

광 집게를 이용해 원자 하나를 던지고 받는 기술의 모식도. KAIST 제공

국내 연구팀이 양자컴퓨터 정보처리 기본단위인 ‘원자(큐비트)’를 손쉽게 배치하는 기술을 개발했다. 광 집게라 불리는 레이저빔으로 원자를 하나씩 끌어다 놓는 대신 원자를 던지고 받는 기술이다. 

안재욱 KAIST 물리학과 교수 연구팀은 이 같은 연구를 국제학술지 ‘옵티카’ 3월 10권 3호에 발표했다고 27일 밝혔다. 안 교수는 “원자를 배치하는 데 복잡한 과정이 없어 원자 배열을 더 많이 만들거나 원자가 고장이 났을 때 쉽게 교체하는 데 이로운 기술”이라고 연구 의의를 밝혔다. 

양자컴퓨터에서 원자를 이동해 배치하는 기술은 중요하다. 배치는 보통 광집게라 불리는 레이저빔을 사용한다. 원자를 하나씩 잡아 운반하는 방식이다. 그러나 이 때 원자의 양자정보가 변화할 가능성이 크다. 

연구팀은 광 집게가 원자와 접촉하는 시간을 최소화해 양자 정보가 변하지 않도록 원자를 던지고 받는 방법을 개발했다. 광 집게의 레이저를 가속시켜 원자에 광학적으로 킥을 줘서 원자를 목표지점으로 보낸 뒤 다른 광 집게로 날아오는 원자를 잡아서 멈추게 하는 원리다. 

안 교수는 “원자 이동을 위한 광 집게 이동 경로 계산이 필요 없어지고, 원자 배열에 생기는 결함을 쉽게 고칠 수 있다”며 “많은 개수의 원자 배열을 생성하고 유지하는 데 효과적”이라고 설명했다. 

연구팀은 개발한 기술로 강력한 양자컴퓨팅 방법을 연구할 수 있을 것으로 기대한다. 안 교수는 “새롭게 각광받고 있는 리드버그 양자컴퓨터를 더 크고 강력하게 만드는데 도움이 되는 기술”이라 밝혔다.
 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]