핀란드 알토대학교 물리학자들이 국제 협력팀과 함께 초전도 큐비트의 결맞음 손실을 큐비트를 보유한 전기회로의 열 발산으로 직접 측정하는 데 성공했다고 과학전문 매체 '피즈닷오르그(Phys.org)'가 22일(현지시각) 보도했다.
이는 큐비트 오류의 원인을 밝혀낸 세계 최초의 연구 결과로, 양자 컴퓨터 개발에 획기적인 전환점이 될 것으로 기대된다.
큐비트 오류, 양자컴퓨터 개발 최대 난제
양자 컴퓨터는 슈퍼컴퓨터를 능가하는 압도적인 연산 능력을 바탕으로 신약 개발, 금융 모델링, 인공지능(AI) 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대되고 있다. 하지만 큐비트의 오류, 즉 결맞음 손실 문제는 양자 컴퓨터 개발의 최대 난제로 꼽혀왔다.
열 발산, 큐비트 오류의 주범
보도에 따르면 알토대학 연구팀은 큐비트의 결맞음(양자 컴퓨팅에서 큐비트는 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있는 중첩 상태를 유지해야 한다. 이러한 중첩 상태를 유지하는 능력을 '결맞음'이라고 한다) 손실이 큐비트에서 시작되어 리드를 따라 전파되는 열 복사에 의해 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 이는 마치 모닥불에서 발생하는 열이 주변 공기를 데우는 것과 같은 원리다.
연구팀은 단일 조셉슨 접합(두 개의 초전도체 사이에 얇은 절연층 또는 비초전도 금속층을 끼워넣어 만든 소자)에서 전압을 조정하는 실험을 통해 이를 증명했다. 조셉슨 접합 옆에 초고감도 열 흡수체를 배치해 각 위상 전이 시에 접합부에서 방출되는 매우 약한 방사선을 측정하는 데 성공한 것이다.
큐비트 오류 해결, 양자컴퓨터 개발 가속화 기대
이번 연구 결과는 큐비트 오류의 원인을 밝혀냄으로써 더욱 효율적인 큐비트 개발을 가능하게 할 것으로 기대된다. 큐비트의 결맞음 시간이 길어질수록 양자 컴퓨터는 더 많은 연산을 수행할 수 있고, 이는 기존 컴퓨팅 환경에서는 불가능했던 복잡한 계산을 가능하게 한다.
한국, 양자기술 개발 박차 가해야
이번 연구 결과는 한국에도 시사하는 바가 크다. 양자 기술은 미래 산업의 핵심 기술로 꼽히지만, 한국은 아직 선진국에 비해 기술 격차가 크다. 정부와 기업은 양자 기술 개발에 대한 투자를 확대하고, 연구 인력 양성에 힘써야 할 것이다.
양자컴퓨터 시대, 더욱 가까워졌다
이번 연구 결과는 양자 컴퓨터 개발에 새로운 이정표를 제시했다. 큐비트 오류 문제 해결에 중요한 단서를 제공함으로써 양자 컴퓨터 시대를 더욱 앞당길 것으로 기대된다. 한국도 양자 기술 개발에 박차를 가하여 미래 산업 경쟁력을 확보해야 할 것이다.
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