"효율·효과 다 잡아"…국내 연구진, 양자컴퓨팅 오류제어 기술 개발

KIST 연구팀, 이산·연속변수 하이브리드 결함 허용 컴퓨팅 설계

KIST 연구진이 개발한 하이브리드 큐비트(한국과학기술연구원 제공)

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = 한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 양자 컴퓨터 실용화의 숙제였던 '양자 오류정정' 기술을 개발했다. 양자 연산 기본 단위인 '큐비트'에서 발생하는 오류를 해결해 연산에서 오류가 누적되지 않도록 제어하는 기술이다.

6일 KIST에 따르면 양자기술연구단 소속 이승우 박사 연구팀은 세계 최초로 이산 변수(DV)와 연속 변수(CV)의 하이브리드 방식 양자 오류정정 기술을 개발했다. 또 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다.

양자 오류정정이 가능하도록 설계된 큐비트를 '논리 큐비트'라고 한다. 이를 구현하는 방법은 DV와 CV 두가지가 있는데 조작 난이도와 자원 효율성 측면서 장단점이 갈렸다.

DV 방식은 광자를 큐비트로 전환하는 과정이 쉽지만 광자를 상당히 많이 소모하는 문제가 있다. 반면 CV는 큐비트로 자원화하는 과정이 어렵지만 광자는 비교적 적게 소모된다.

KIST 연구진은 기존 따로 개발되던 DV와 CV 방식 큐비트의 오류정정을 통합하는 방식을 택했다. 하이브리드 기반 결함 허용 아키텍처를 개발한 후 수치 시뮬레이션을 통해 효율적이고 효과적인 양자 연산과 오류정정이 가능하다는 점을 입증했다.

이들에 따르면 기존 기술 대비 최대 4배 높은 광자 손실 임곗값을 달성하는 등 필요 자원을 13배 이상 절약했다. 그러면서도 같은 수준의 논리 오류율 등 성능을 유지했다.

이재학 KIST 박사는 "이 오류 정정기술은 광학 기반 시스템뿐만 아니라 초전도 및 이온트랩 시스템과도 결합이 가능하다"고 설명했다.

이승우 박사는 "아직 이론적 단계지만 규모 있는 양자컴퓨터 개발·실용화에 필요한 하이브리드 기술을 검증해 냈다"고 말했다.

KIST는 지난해 3월 시카고대학교와 체결한 양자기술 공동 연구 업무협약(MOU)을 맺고 서울대와 함께 이번 연구를 진행했다. 연구 성과는 국제 학술지 'PRX 퀀텀'에 8월 2일 게재됐다.

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