[엠투데이 이정근기자] 아이온큐(뉴욕증권거래소: IONQ)가 혼합종(trapped-ion) 양자 논리 게이트의 속도를 획기적으로 향상시키는 연구 성과를 발표했다. 호주국립대학교(Australian National University)와 공동으로 진행한 이번 연구는 양자 네트워킹과 분산 양자 컴퓨팅의 확장을 위한 중요한 이정표로 평가된다.
아이온큐의 연구진은 새로운 논문을 통해 두 개의 서로 다른 원자종(이온) 간 양자 게이트 속도를 기존보다 몇 배에서 수십 배 이상 향상시키는 기술을 소개했다. 이 기술은 나노초 단위의 초고속 레이저 펄스를 활용한 상태 의존 킥(State-Dependent Kicks, SDK) 방식을 적용해, 양자 논리 게이트를 MHz(메가헤르츠) 수준의 속도로 작동하도록 설계되었다.
딘 카스만 아이온큐 엔지니어링·기술 담당 수석 부사장은 “양자 게이트 속도는 대규모 양자 컴퓨팅의 핵심 요소”라며 “이번 연구 성과는 IonQ의 상용 양자 컴퓨팅 기술을 더욱 빠르게 시장에 도입하고, 기존 기술로는 해결할 수 없던 문제를 해결하는 데 기여할 것”이라고 강조했다.
혼합종 양자 게이트는 서로 다른 원소 또는 동위원소를 이용한 양자 연산을 의미하며, 예를 들어 바륨(Barium)과 이터븀(Ytterbium)과 같은 원소가 조합될 수 있다. 특정 원소는 긴 결맞음 시간(coherence time)을 제공해 메모리 역할을 수행할 수 있으며, 또 다른 원소는 광자와 효율적으로 상호작용해 네트워크 성능을 높이는 데 활용된다. 이를 효과적으로 결합하면 확장 가능성과 신뢰성이 뛰어난 양자 컴퓨팅 아키텍처를 구축할 수 있다.
아이온큐 연구진에 따르면, 이번 기술 개발로 양자 정보 전송 속도 향상, 노이즈 및 오류 감소, 네트워크 정확도 증대 등이 기대된다. 또한, 빠르고 높은 정확도의 혼합종 양자 연산이 가능해짐에 따라, 보다 깊은 회로 설계, 효율적인 큐비트 활용, 시스템 처리량 증가 등이 실현될 전망이다.
리카르도 비테리 아이온큐 선임 물리학 박사는 “이번 연구는 양자 컴퓨팅뿐만 아니라 확장 가능하고 모듈화된 양자 네트워크 개발에 있어서도 중요한 진전을 의미한다”며 “이 기술이 보다 효율적인 양자 정보 처리와 연결 구조를 구현하는 데 핵심적인 역할을 할 것”이라고 말했다.
아이온큐는 이번 연구와 관련된 특허 출원을 완료했으며, 향후 실험을 통해 상용 시스템 적용 시점과 방식을 구체화할 계획이다. 논문은 아이온큐의 하오난 리우(Haonan Liu), 알렉산더 K. 랫클리페(Alexander K. Ratcliffe), 바룬 D. 바이디아(Varun D. Vaidya), C. 리카르도 비테리(C. Ricardo Viteri) 연구원과 호주국립대학교의 포베 그로서(Phoebe Grosser), 시몬 A. 하인(Simon A. Haine), 조셉 J. 호프(Joseph J. Hope), 자인 메디(Zain Mehdi), 이사벨 사빌-브라운(Isabelle Savill-Brown) 연구진이 공동 저술했다.
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