대만 국립칭화대학 연구팀이 광자 1개만을 사용하는 세계에서 가장 작은 양자 컴퓨터 개발에 성공했다고 최근 발표했다. 데스크톱 PC 크기로 실온에서 동작하며, 소인수분해 등의 복잡한 수학 연산을 실행할 수 있음이 입증됐다고 과학매체 Live Science가 전했다.
최첨단의 양자 컴퓨터는 일반적으로 극저온 환경에서 동작하지만, 칭화대학 연구팀이 개발한 양자 컴퓨터는 실온에서 동작하는 것이 특징이다. 설비는 한 사람이 안을 수 있는 상자 안에 들어갈 정도로 작아 연구자들은 “장차 우리 책상 위에 광양자컴퓨터가 한 대씩 놓이게 되기를 진심으로 바란다”고 말했다.
이번에 개발된 양자컴퓨터는 광자 1개만을 사용하는 ‘단일 광자 양자컴퓨터’인데, 광자 1개에 32차원의 정보공간이 있다고 한다. 양자 컴퓨터 중에는 수백 개의 광자를 다루는 것도 있지만 제어가 어렵다는 과제가 있다. 연구팀은 역발상으로 ‘하나의 광자로 모든 정보를 압축한다’는 관점에서 연구를 계속해 특수한 양자컴퓨터 개발에 성공했다고 한다. 32차원이라고 하는 다차원의 광자를 양자 컴퓨터에 실장한 것은 세계에서 처음 있는 일이라고 한다.
일반적으로 전자와 이온을 사용하는 양자컴퓨터는 에너지와 개발 비용이 들지만, 광자를 사용하는 광양자컴퓨터는 이 두 가지 딜레마를 극복한다고 한다. 게다가 광자는 장거리 전송이 용이하고, 간섭을 받기 어렵다는 특징도 있다.
모든 정보를 하나의 안정된 광자로 압축하는 처리에 대해, 연구팀은 “1명밖에 승차할 수 없는 자전거를 엄청난 수의 승객을 태울 수 있는 32량 편성의 전철로 바꾸는 것”이라고 비유했다. 단일 양자컴퓨터는 15=5x3 같은 소인수분해 등의 연산을 수행할 수 있으며, 다음 단계는 더욱 복잡한 계산을 처리할 수 있도록 단일 광자의 기억 용량 향상을 계속하는 것이라고 연구팀은 설명했다.
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