캐나다, 확장 가능한 상온 작동 광자 양자컴퓨터 시제품 공개

캐나다의 한 벤처기업이 세계 최초로 확장 가능한 연결형 광자 양자 컴퓨터 시제품을 공개하며 양자컴퓨터 상용화에 한 걸음 더 다가섰다.

31일(현지시각) 과학과 기술 전문 사이트 피즈닷오알지(Phys org)에 따르면, 자나두 퀀텀 테크놀로지스(Xanadu Quantum Technologies)는 엔지니어, 물리학자, 컴퓨터 전문가로 구성된 팀을 통해 모듈식 양자 컴퓨터를 설계, 제작하고 이를 사실상 원하는 크기로 쉽게 확장할 수 있는 방법을 제시했다고 네이처 저널에 발표했다.


이번 연구의 핵심은 '모듈식 설계'다. 연구팀은 가장 단순한 애플리케이션을 위해 몇 개의 큐비트만 사용하는 기본 상자를 만들고, 필요에 따라 다른 상자를 추가하는 방식으로 컴퓨터의 성능을 확장할 수 있도록 설계했다. 이러한 상자들은 네트워크처럼 함께 작동하며 단일 컴퓨터를 구성한다. 각 상자, 즉 양자 서버 랙이 추가됨에 따라 처리 능력이 증가하며, 연구팀은 수천 개의 랙을 광섬유 케이블로 연결해 거대한 처리 능력을 갖춘 초대형 양자 컴퓨터를 구축할 수 있다고 제안했다.

특히, 이번 시제품은 전체 시스템을 광자 기반으로 구성해 기존의 전자 기반 부품과 연결할 필요성을 없앴다. 이는 광자 기반 부품이 기존 부품보다 효율성이 높고 확장성이 용이하다는 장점을 활용한 것이다.

연구팀은 아이디어를 테스트하기 위해 84개의 스퀴저를 사용하는 4개의 서버 랙 네트워크 프로토타입을 구축했다. 이 시제품은 12개의 물리적 큐비트를 가진 컴퓨터로, 첫 번째 랙은 입력 레이저를 포함하고 나머지 세 랙은 5개의 주요 하위 시스템으로 나뉜 양자 구성 요소를 포함한다.

5개의 주요 하위 시스템은 광자 기반 큐비트가 생성되는 소스, 큐비트를 저장하는 버퍼링 시스템, 큐비트를 다중화해 품질을 개선하고 얽힌 큐비트 쌍을 생성하는 정제소, 얽힘과 클러스터링을 지원하는 라우팅, 클러스터 상태에서 완성된 공간 링크를 생성하고 다른 기능을 수행하는 QPU로 구성된다.

연구팀은 "이 시스템은 전적으로 광자 기반이기 때문에 냉각할 필요가 없으며 실온에서 실행된다"고 강조했다. 또한, 수십억 개의 모드를 가진 독특한 유형의 얽힘 상태를 생성해 시스템을 테스트한 결과, 높은 수준의 장애 허용성으로 복잡하고 대규모 계산을 수행할 수 있음을 보여주었다고 덧붙였다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com