퀀텀 컴퓨팅을 제어하는 새로운 초냉각 마이크로파원 개발에 성공하거나 프로세서 중의 양자비트 수를 크게 늘린다

핀란드 연구진이 절대 0도에 가까운 온도에서 양자컴퓨터를 제어하는 데 필요한 고품질 마이크로파 신호를 만들어내는 전기회로를 개발했다.퀀텀 프로세서의 핵심에 제어 시스템을 가깝게 하거나, 프로세서의 양자 비트 수를 크게 늘린 것이다.

 양자컴퓨터의 크기를 제한하는 요소 중 하나는 양자 프로세서의 양자비트를 제어하는 데 사용된다.이것은 일반적으로 일련의 마이크로파 펄스를 사용하여 실현되며, 양자 프로세서는 절대 0도에 가까운 온도에서 작동하기 때문에 보통 실온을 통해 펄스를 제어한다의 광대역 케이블은 냉각 환경으로 들어간다.
 
퀀텀비트의 수량이 증가함에 따라 필요한 케이블의 수량도 증가하고 있다.냉각양자형 냉장고는 갈수록 많은 케이블을 수용할 수 있도록 더 커져야 하고 냉각에도 힘을 쏟아야 하기 때문에 양자 프로세서의 잠재적 크기를 제한한 것이다.

 핀란드 알토대와 핀란드 국가기술연구센터(VTT)의 공동연구팀이 이 난제를 해결할 핵심 모듈을 개발했다.
 
새 마이크로파는 퀀텀 프로세서와 집적할 수 있는 장치로 크기가 1밀리미터가 안 돼 서로 다른 온도의 고주파 제어 케이블을 연결할 필요가 없다.이 저전력·저온 마이크로파를 사용하면 더 작은 저온 항온기를 사용할 수 있고, 프로세서의 양자릿수도 늘린다.

 이 팀을 이끈 미코 모턴 알토대 교수는 새 장비는 퀀텀을 제어하고 퀀텀 논리 연산을 수행할 수 있을 정도로 출력이 이전 버전의 100배 높다고 밝혔다.그것은 매우 정확한 사인파를 발생시켜 매초에 10억 번 이상 진동한다.그래서 마이크로파에서 온양자위 오류는 드물고, 이는 정확한 양자 논리 연산을 구현하는 데 중요하다.
 
이 장비로 생산된 연속파 마이크로파원은 양자의 위치를 원래대로 제어할 수 없으며 마이크로파를 펄스로 성형해야 한다.이 팀은 현재 마이크로파를 빠르게 켜고 끄는 방법을 개발하고 있다.펄스를 발생시키는 스위치 솔루션이 없어도 고효율, 저소음, 저온의 마이크로파 소스는 양자 센서와 같은 일련의 양자 기술에 활용될 수 있다.

 전자파 소스는 양자컴퓨터와 센서 외에 다른 전자기기의 시계로도 사용될 수 있다고 모턴은 밝혔다.서로 다른 장비가 같은 리듬을 유지하면서 원하는 시간에 몇 개의 다른 퀀텀을 순간적으로 조작할 수 있도록 한 것이다.
 
문/과학기술일보 기자　장몽연