"불가능으로 여겨졌던 양자컴 오류 수정 성공…상용화 앞당길 것"

미하일 루킨 하버드대 교수

미하일 루킨 하버드대 교수가 25일 경기도 일산 킨텍스에서 진행된 '퀀텀 코리아 2024'에서 강연하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com

"현재 양자컴퓨터는 실행할 때마다 오차율이 있어 유용한 알고리즘이 있더라도 여러 번 반복하면 오차율이 매우 커집니다. 양자컴퓨터의 오류를 잡는 것이 불가능하다고 생각됐지만 이를 잡아낼 수 있게 됐습니다."

미카일 루킨 하버드대 교수는 25일 경기도 일산 킨텍스에서 진행된 '퀀텀 코리아 2024' 특별 강연에서 이같이 말했다. 그는 기존 양자컴퓨터에서 불가능한 것으로 여겨졌던 오류 정정을 '중성 원자'를 큐비트로 쓰는 양자컴퓨터 연구를 통해 구현한 성과를 소개했다.

큐비트는 양자컴퓨터에서 쓰이는 정보의 단위다. 기존 컴퓨터는 정보를 0 또는 1로 표현하지만 큐비트는 0~1이 중첩된 값을 나타낼 수 있어 특정 연산에서는 기존 컴퓨터를 뛰어넘는 성능을 낼 수 있다.

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터가 해결할 수 없는 인수분해 문제 등을 해결할 수 있고 새로운 양자 현상을 이해하거나 물질을 설계하는 데 적합하다. 이온, 초전도체, 고체의 구조적 결함, 광자 등을 사용해 큐비트를 구현할 수 있다. 현재 가장 상용화된 방식은 미국 IBM 등에서 선도하고 있는 초전도 방식이다. 

루킨 교수는 '중성 원자'를 큐비트로 쓰는 양자컴퓨팅 분야에서 세계적인 석학이다. 루킨 교수팀이 연구 중인 중성 원자 양자컴퓨팅은 빛의 압력을 이용한 광학 족집게(Optical tweezer)를 사용해 원자들을 빛의 패턴에 따라 통제할 수 있는 시스템이다. 원자의 에너지를 증가시키면 상호작용이 생겨 원자들이 큐비트로 작동할 수 있다.

양자 상태는 측정·복제가 되지 않아 그동안 오류를 정정하는 것이 불가능하다고 생각됐다. 루킨 교수팀은 여러 중성 원자들로 '논리적 큐비트'라는 구조를 따로 만들어서 양자 정보를 안정화(stabilize)하고 오류를 줄이는 데 성공했다.

루킨 교수는 "양자 오류 수정(Quantum error correction) 기술을 활용 가능한 수준으로 개발했다"며 "양자컴퓨터의 성능, 제어력, 오류 측면에서 앞으로 많은 개선이 있을 거라고 생각한다"고 말했다. 또 "양자과학은 순수과학과 공학 응용이 결합한 학문"이라며 "100큐비트급 되는 기기들이 근미래에 출시될 것"이라고 내다봤다.
 

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]