양자컴퓨터 오류 원인 찾았다…예측 가능 회로 설계 가능 기대

MIT 연구진, 기술 개발 성공…네이처 피직스 게재

24일 서울 서초구 aT센터에서 열린 '퀀텀코리아 2025'에서 관람객들이 양자컴퓨터 모형을 살펴보고 있다. 2025.6.24 ⓒ 뉴스1 김도우 기자

(서울=뉴스1) 나연준 기자 = 양자컴퓨팅의 성능을 떨어뜨리는 원인을 정밀하게 측정할 수 있는 기술이 개발됐다. 양자 회로에서 발생하는 예상치 못한 왜곡 현상의 원인을 규명할 수 있게 되면서 향후 안정적인 양자컴퓨터 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.

13일 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구진에 따르면 초전도 양자 회로에서 발생하는 예상치 못한 전류 흐름을 측정하는 기술을 개발했다. 연구 결과는 국제 학술지 네이처 피직스에 게재됐다.

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터로 해결하기 어려운 복잡한 문제를 처리할 차세대 기술로 꼽힌다. 특히 신약 개발, 신소재 연구 등 복잡한 분자 상호작용을 계산하는 데 강점을 가질 것으로 기대된다.

다만 산업에 활용할 수 있는 수준의 양자컴퓨터를 구현하려면 수천 개 이상의 양자 회로를 정밀하게 설계해, 가능한 한 낮은 오류율로 연산을 수행하도록 해야 한다.

이번 연구는 초전도 양자컴퓨터의 핵심으로 양자 정보를 전달, 조작하는 역할을 하는 '조셉슨 접합'에 주목했다. 이는 매우 가까운 두 초전도체 사이를 전류가 양자 터널링 방식으로 이동하도록 만든 구조다.

보통 전류를 전달하는 전자 쌍(쿠퍼 쌍)이 한 번에 하나씩 이동해야 회로가 정상적으로 작동한다. 하지만 간혹 두 개의 전자 쌍이 동시에 이동하는 현상이 발생하면, 회로가 예상과 다르게 작동하며 오류가 생길 수 있다.

연구진은 이러한 현상을 정밀하게 감지할 수 있는 특수 회로를 제작, 오류의 존재와 강도를 측정하는 데 성공했다. 또한 문제의 원인이 회로 연결선에서 발생하는 미세한 전기적 특성 때문이라는 점도 밝혀냈다. 부품 자체 문제가 아닌 연결 구조가 중요한 영향을 미친다는 사실을 확인한 것이다.

공동 연구자인 맥스 헤이스는 "양자컴퓨터 규모가 커질수록 이런 작은 오류가 더 큰 영향을 미칠 수 있다"며 "오류 원인을 정확히 이해하면 더 안정적이고 예측 가능한 회로를 설계할 수 있다”고 설명했다.

연구진은 앞으로 다양한 환경에서 발생하는 다른 오류 원인들도 추가로 분석할 계획이다. 업계에서는 이번 연구가 향후 상용 양자컴퓨터 개발 과정에서 회로 안정성과 성능을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 보고 있다.

yjra@news1.kr