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국내 연구팀이 양자컴퓨터 실용화에 필수적 기술인 ‘양자 오류정정’에 쓰이는 두 가지 방식을 결합하는 ‘하이브리드’ 오류정정 기술을 세계 최초로 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 양자기술연구단 이승우 책임연구원 연구팀이 서울대, 미국 시카고대와 공동으로 양자 오류정정에서 이산변수와 연속변수를 둘 다 활용하는 기술을 개발하고 이를 기반으로 한 결함허용 양자컴퓨팅 시스템도 설계했다고 6일 밝혔다.
양자 연산의 최소 단위인 큐비트(qubit)에 입력된 정보는 빠르게 손실되며 오류가 쉽게 발생한다. 이 때문에 시스템 크기와 연산 규모가 커질수록 오류가 증폭되면서 알고리즘 수행이 불가능해져 이를 바로잡는 양자 오류정정이 필수다.
여기에는 물리 큐비트를 여러 개 묶는 이산변수 방식과 하나의 모드에서 무한 차원으로 정의된 수치를 활용하는 연속변수 방식이 쓰인다.
각자의 장점에 따라 이산변수는 IBM 구글 등이 활용하고 있고 연속변수는 아마존과 자나두 등이 도입하고 있지만 이산변수 방식은 자원 소모량이 많고 연속변수 방식은 오류정정 입력 상태를 만들고 조작하기 어려운 문제가 있었다.
이에 연구팀은 별도로 개발되던 두 방식을 통합하는 방법을 제시하고 시뮬레이션을 통해 각 방식의 장점을 결합하는 것이 효율적이란 것을 입증했다.
광학 기반 양자컴퓨팅에서는 양자 연산을 안정적으로 활용할 수 있는 임곗값을 4배 높이는 것으로 나타났으며, 같은 수준의 논리 오류율을 유지하는 데 드는 자원은 13분의 1 수준인 것으로 나타났다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 광학 방식 외에도 초전도 이온트랩 시스템과도 결합이 가능하며 실제 큐비트로 구현하는 연구도 진행 중이라고 밝혔다.
이 책임연구원은 “양자컴퓨팅 개발에 새로운 방향성을 제시했다”며 “규모 있는 양자컴퓨터의 개발과 실용화를 위해서는 서로 다른 플랫폼의 장점을 통합하는 하이브리드 기술이 중요해질 것으로 예측된다”고 말했다.
연구 결과는 지난 8월 2일 국제학술지 'PRX 퀀텀'에 실렸다.
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