[CBC뉴스] 양자 컴퓨팅 기업 아이온큐(IONQ)가 트랩 이온(trapped-ion) 기반 양자 컴퓨팅과 네트워킹 분야에서 중요한 성과를 거뒀다고 5일(미국 현지시간) 밝혔다. 이 회사는 양자 컴퓨팅과 네트워킹 확장성을 높이기 위해 고속 혼합 종(種) 양자 논리 게이트를 개발했으며, 이번 연구 결과는 아이온큐 과학자들이 호주국립대학교(Australian National University)와 공동 저술한 논문에서 상세히 소개됐다. 이 연구는 서로 다른 원자 종 사이에서 이루어지는 2큐비트 게이트의 속도를 획기적으로 향상시키는 새로운 접근 방식을 제시한다.
아이온큐의 엔지니어링 및 기술 담당 수석 부사장(SVP) 딘 캐스만(Dean Kassmann)은 "양자 게이트 속도는 대규모 양자 컴퓨팅 구현의 핵심 요소이며, 이번 연구를 통해 아이온큐는 더 빠르게 상용 양자 컴퓨팅을 제공할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
또한 "오류가 적은 고속 혼합 종 게이트 개발은 대규모 양자 네트워크 구축에 필수적이며, 이번 성과는 보다 신속하고 효율적인 얽힘(entanglement)을 가능하게 할 뿐만 아니라 확장 가능하고 내결함성(fault-tolerant)을 갖춘 양자 컴퓨팅의 토대를 마련하는 데 기여할 것"이라고 덧붙였다.
이번 연구는 개별 양자 프로세싱 노드를 광학 연결을 통해 결합하는 과정에서 핵심이 되는 고속 혼합 종 얽힘 연산을 실용적으로 구현하는 방법을 제시한다. IonQ는 나노초(ns) 레이저 펄스를 이용한 초고속 상태 의존 킥(state-dependent kicks, SDK) 방식을 업계 최초로 도입했으며, 이를 통해 양자 논리 게이트를 기존보다 훨씬 빠른 메가헤르츠(MHz) 수준에서 작동하도록 만들 수 있을 것으로 전망된다.
이 기술은 서로 다른 유형의 큐비트 간 빠르고 높은 정확도의 상호작용을 가능하게 해 양자 정보 전송을 개선하고, 노이즈와 오류를 줄이며, 네트워크의 정확도를 높인다. 게이트 속도와 연산 효율이 증가함에 따라 보다 깊은 회로 설계가 가능해지고, 큐비트 활용 효율과 시스템 처리량이 향상되어 양자 컴퓨팅의 실용성과 확장 가능성을 한층 더 끌어올릴 것으로 기대된다.
혼합 종 게이트란 서로 다른 원소나 동위원소(예: 바륨(Barium)과 이터븀(Ytterbium)) 사이에서 이루어지는 양자 연산을 의미한다. 특정 원소는 긴 결맞음(coherence) 시간을 제공해 메모리 역할에 적합하고, 일부 원소는 광자와 효율적으로 상호작용해 네트워크 성능을 높이는 데 유리하다. 이러한 특성을 전략적으로 활용하면 확장성, 신뢰성, 정확도, 얽힘 분배 효율성이 향상된 최적의 양자 아키텍처를 구축할 수 있다.
아이온큐의 연구원 리카르도 비테리(Dr. Ricardo Viteri)는 "이번 성과는 양자 컴퓨팅 발전에 중요한 이정표일 뿐만 아니라, 확장 가능하고 모듈화된 양자 네트워크 구축을 위한 핵심 단계"라며 "이 연구는 보다 효율적인 정보 연결과 처리가 가능한 양자 아키텍처를 위한 기반을 마련했다"고 밝혔다.
아이온큐는 이번 연구 성과에 대한 특허 출원을 진행했으며, 향후 실험을 통해 이 기술을 상용 시스템에 언제, 어떻게 적용할 수 있을지 검토할 예정이다.
이번 논문은 IonQ 연구원 하오난 리우(Haonan Liu), 알렉산더 K. 래트클리프(Alexander K. Ratcliffe), 바룬 D. 바이디야(Varun D. Vaidya), C. 리카르도 비테리(C. Ricardo Viteri)와 호주국립대학교 연구진 피비 그로서(Phoebe Grosser), 사이먼 A. 헤인(Simon A. Haine), 조셉 J. 호프(Joseph J. Hope), 자인 메디(Zain Mehdi), 이사벨 사빌-브라운(Isabelle Savill-Brown)이 공동 저술했다.
한편 아이온큐는 지난 5일(미국 현지시간) 장에서 1.25% 오른 22.63달러에 거래를 마쳤다. 장후 After Marktet에서는 0.35% 추가로 올라 22.71달러에 마감했다.
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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 한동준 기자
