'양자 선진국 도약 시발점'‥20큐비트 국산 양자컴 첫 시연

표준연, 영상통해 구축 중인 양자컴 소개해
과기정통부, 2026년까지 50큐비트급 양자컴 개발 지원
양자팹 등 관련 인프라에도 적극 투자나서

한국표준과학연구원은 10일 과학기술정보통신부(장관 이종호)가 개최한 'K-퀀텀 스퀘어 미팅'에서 개발 중인 20큐비트(qubit·양자컴퓨터 연산 단위) 양자컴퓨터 시연 장면을 공개했다. 이번 공개 시연은 개발이 시작된 후 첫 사례다. 연구원은 대전과 행사가 열린 서울을 인터넷을 통해 원격으로 연결해 양자컴퓨터 작동 장면을 선보였다.

표준연이 제작 중인 20큐비트 양자컴퓨터의 시연 모습이 원격 연결을 통해 화면에 공개되고 있다. 사진=백종민 기자

이용호 표준연 초전도양자컴퓨터 시스템 단장이 시연을 요청하자 표준연 양자컴퓨터 연구실의 연구원이 양자컴퓨터가 정보 기본단위인 큐비트를 정의하고 양자 오류를 개선하는 과정 등을 보여줬다.

연구진은 양자가 여러 상태를 동시에 확률적으로 보이는 양자 중첩을 만드는 '하다마드 게이트'를 7개 큐비트에서 구현하는 모습, 2개 큐비트를 얽힘 상태로 만드는 모습 등을 선보였다.

이용호 표준연 초전도양자컴퓨팅시스템연구단장이 양자프로세서를 들어 보이고 있다. 사진=백종민 기자

이용호 단장은 "아직은 개발 과정이라 시스템 신뢰도가 떨어지지만 물리적 신뢰성을 높여 1년 후 완성된 시연을 선보이도록 노력하겠다"고 말했다.

이번 양자컴퓨터 제작에는 성균관대학교, UNIST, KISTI, 취리히인스트먼트, 양자정보연구지원센터, 한국나노기술원 등이 참여했다.

과기정통부는 20큐비트 양자컴퓨터를 기반으로 오는 2026년까지 50큐비트 양자컴퓨터를 구축하는 양자컴퓨팅 연구인프라 구축사업을 추진 중이다. 표준연은 올해에는 20큐비트 양자 프로세서 수율 및 성능 향상, 측정 제어 시스템 정밀도 향상, 3차원 패키징 등 50큐비트 소자 공정연구, 클라우드 서비스 안정성 확보를 추진한 후 2단계로 2026년까지 50큐비트급 소자 설계 및 개발, 접속자 수 50명의 클라우드 서비스 안정성 등을 추진할 예정이다. 이를 위해 과기정통부는 490억원을 투자한다.

양자컴퓨터의 핵심이 될 프로세를 만들 양자팹 운영도 본격화한다. 초전도 양자팹은 올해 초 시범운영 종료 후 위탁 제작 서비스를 운영할 예정이다. 이를 통해 기업 또는 연구기관들이 기존 반도체팹에서 할 수 없었던 공정개발을 할 수 있다. 양자팹은 성균관대와 한국나노기술원이 운영한다.

이 단장은 이날 성균관대가 만든 양자컴퓨터 프로세서를 무대에 들고나와 공개하기도 했다. 정연욱 성균관대 교수는 양자소자는 기존 팹과 비교해 소자와 웨이퍼 크기가 다른데다 고도의 정밀성이 필요하다며 양자팹의 중요성을 강조했다.

정연욱 성균관대 교수가 양자팹의 필요성에 대해 설명하고 있다. 사진=백종민 기자

이종호 과기정통부 장관은 "(양자컴퓨터 분야는)후발주자로서 아직은 전문인력과 인프라가 부족하지만 다양한 학제와 연구자, 산학연 간 융합과 적극적인 협력을 통해 양자 과학기술 강국 대한민국을 함께 완성해 나가자"고 말했다.

백종민 기자 cinqange@asiae.co.kr