기초과학연구원(IBS) 연구팀이 6일 공개한 '전파스핀 큐비트' 플랫폼은 그동안 국제 경쟁에서 뒤쳐져 있던 국내 양자컴퓨팅 경쟁력을 높이는 시발점이 될 것으로 예상된다.

양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터보다도 성능이 월등하다. 일례로 구글은 "슈퍼컴퓨터로 1만년 걸릴 계산을 구글의 양자컴퓨터 '시카모어'로 200초 만에 했다"고 발표했다. 중국과학기술대는 슈퍼컴퓨터로 25억년 걸릴 문제를 양자컴퓨터로 200초 만에 풀었다고 발표하기도 했다.

때문에 주요 국가들은 양자컴퓨터 개발을 기술패권경쟁 주요 과제로 정하고 개발에 집중해 왔다. 지금까지는 IBM 등 빅테크기업이 앞장선 미국과 정부가 배경인 중국이 월등히 앞서있다는 평가를 받고 있다.

양자컴퓨터 상용화를 위해 지금까지 초전도접합 이온트랩 양자점 양자위상상태 등을 이용한 다양한 큐비트가 제시됐다. 하지만 양자정보과학 분야의 역사가 짧은 만큼 어떤 종류의 큐비트가 최선일지 현재로서는 답을 내리기 어렵다. 큐비트 집적도와 신뢰도를 높이는 공학적 연구와 함께 기존 큐비트 약점을 보완할 새로운 양자 플랫폼을 구현하는 기초과학 연구가 필요한 상황이다.

연구팀은 전자스핀 큐비트 플랫폼을 이용해 양자정보처리의 기본 연산인 'CNOT'와 '토폴리'(Toffoli) 게이트를 구현했다.

CNOT는 첫 큐비트 상태가 다른 큐비트 상태에 영향을 주는 얽힘 상태를 관찰할 수 있는 연산이고, 토폴리는 여러 큐비트의 얽힘을 볼 수 있다.

이번에 개발한 방식은 최대 5~6큐비트를 연결하고 운용할 수 있으며 향후 핵스핀 등을 활용해 여러 큐빗을 동시에 제어할 수 있는 플랫폼으로 발전시키는 연구를 진행할 예정이라고 연구팀은 설명했다.

공동 교신저자인 박수현 IBS 연구위원은 "IBM의 경우 양자컴퓨터에서 5개 큐비트를 활용할 수 있도록 외부에 공개하는데 5개 정도면 간단한 양자 알고리즘을 짜서 큐비트 양자 시스템이 제대로 작동하는지를 검증할 수 있다"며 연구팀의 다음 목표 중 하나도 이런 검증 연구라고 설명했다.

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