러시아, 72큐비트 원자 기반 양자컴퓨터 시제품 개발

2큐비트 연산 정확도 94% 달성…러시아 기술 주권 보장·경제 경쟁력 강화 기대

(지디넷코리아=남혁우 기자)러시아 연구진이 단일 중성 루비듐 원자 기반 72큐비트 양자컴퓨터 시제품을 개발해 시험한 것으로 알려졌다. 

러시아 국영 원자력 기업 로사톰은 모스크바국립대 물리학부 연구진은 단일 중성 루비듐 원자(중성 원자) 기반 플랫폼에서 72큐비트 규모의 시제품을 구현하고 제어 실험에서 2큐비트 연산 정확도 94%를 달성했다고 28일 밝혔다.

로사톰에 따르면 이번 시제품은 중성 원자 방식 양자컴퓨터다. 전하를 띠지 않는 원자를 극도로 냉각한 뒤 레이저 기반 광학 집게로 원자를 하나씩 포획해 규칙적으로 배열하며 큐비트를 구현하는 방식이다. 

양자컴퓨터(이미지=챗GPT)

중성 원자 방식은 초전도체 등 다른 방식에 비해 큐비트를 늘리기에 유리하다는 평가를 받는다. 하지만 미세한 원자를 안정적으로 포획해 정밀하게 제어하는 것이 기술적 난제로 꼽혀왔다.

특히 다수의 원자 간 얽힘을 유도하고 이를 바탕으로 '2큐비트 게이트'를 반복 수행하는 과정에서 오류를 낮추는 것이 핵심이다. 양자 알고리즘의 기본 단위인 이 연산 과정은 큐비트가 늘어날수록 오류가 누적되기 쉽기 때문이다.

이러한 기술적 장벽에도 불구하고 연구진은 이번 시제품에서 2큐비트 논리 연산 정확도 94%를 기록했다고 강조했다. 

로사톰 측은 이번 성과가 큐비트 수 확대뿐 아니라 '연산 신뢰도'를 끌어올리는 과정이라는 점을 강조했다. 더불어 안정적인 양자 연산을 위한 1차적 목표치를 달성한 것으로 향후 실용적인 실험이 가능한 수준임을 시사한다는 설명이다.

로사톰 예카테리나 솔른체바 양자기술 담당자는 "원자 기반 플랫폼에서 72큐비트에 도달한 것은 국내 양자 프로젝트의 체계적 발전을 확인하는 지표"라며 "연산의 신뢰도를 점진적으로 개선하는 방향으로 한 걸음 더 나아간 점이 특히 중요하다"고 말했다. 

이어 "양자 논리 연산에서 낮은 오류율이 확보돼야 산업, 금융 등 복잡한 문제 해결에 필요한 수준으로 성능을 확장할 수 있다"고 언급했다.

하드웨어 구조도 바뀌었다. 스타니슬라프 스트라우페 모스크바국립대 양자기술센터 양자컴퓨팅 부문 책임자는 이번 시제품이 "레지스터를 3개 구역으로 나누는 새 아키텍처"를 적용했다고 설명했다.

1개 구역은 연산을 수행하며 나머지 2개 구역은 장기 저장과 정보 판독을 맡는다. 연구진은 현재 제어 실험에서는 연산 구역과 저장 구역을 우선 활용했고, 판독 구역은 다음 단계에서 개발할 계획이라고 밝혔다. 

구역 분리는 원자 이동과 제어, 측정 과정에서 생길 수 있는 교란을 줄이고, 연산 안정성을 높이기 위한 설계로 해석된다.

스트라우페 책임자는 "스트라우페 책임자는 2030년까지 높은 충실도로 동작하는 수백 개 규모의 비트'를 확보하면 오류 정정을 적용한 논리 연산이 가능해지고 고유 알고리즘도 실행할 수 있을 것"이라며 "이 단계에 도달하면 고전 컴퓨터로는 풀기 어려운 수준의 문제에 도전할 기반이 마련될 것"이라고 강조했다. 

남혁우 기자(firstblood@zdnet.co.kr)