[데이터넷] 인텔이 큐텍(QuTech)과 협력해 양자 컴퓨팅의 기본 단위인 ‘핫’ 큐비트를 1켈빈 이상의 온도에서 성공적으로 제어했다는 연구 논문을 네이처(Nature)지에 발표했다.
이 연구는 각각의 일관성 있는 제어를 통해 두 개의 큐비트가 단일 큐비트당 최대 99.3%의 정확도를 달성했다고 설명했다. 이러한 연구결과는 미래 양자 시스템의 극저온 제어와 단일 전자 트랜지스터와 유사한 실리콘 스핀 큐비트의 잠재력을 증명했으며, 이들은 하나의 패키지로 제공된다.
양자 컴퓨팅을 실용적으로 사용하기 위해서는 높은 수준의 정확도를 가진 수천 개의 큐비트를 동시에 확장하고 제어할 수 있어야 한다. 그러나 현재 양자 시스템 설계는 전체적인 시스템 크기, 큐비트의 정확도, 특히 대규모로 양자를 관리하는데 필요한 전자 제어장치의 복잡성 때문에 제한된다.
전자 제어 장치와 스핀 큐비트를 동일한 칩에 통합하면 둘 사이의 상호 연결이 크게 간소화된다. 그러나 큐비트가 작동할 수 있는 온도를 높이는 것은 이것을 달성하는데 결정적이다. 이전에는 양자 컴퓨터는 밀리켈빈(millikelvin) 범위에서만 작동할 수 있다고 증명됐으며, 이는 절대 영도보다 아주 조금 높다.
이제 핫 큐비트에 대한 연구로 인텔과 큐텍은 실리콘 큐비트가 현재 양자 시스템보다 약간 높은 온도에서 작동할 수 있다는 가설을 입증해 확장성을 높이는 데 한 걸음 더 나아갔다.
이러한 접근으로 인텔은 양자 실용성을 향한 확장 가능한 경로를 확보하는데 있어 최신 패키징 및 상호 연결 기술에 대한 전문성을 활용할 수 있게 됐다. 이번 연구는 지난해 말 업계 최초로 극저온 양자 제어 칩인 호스 리지(Horse Ridge)를 발표하는 등 풀 스택 양자 시스템 개발을 진전시키기 위한 인텔의 지속적인 노력에 기반한다.
큐비트에 저장된 양자 정보는 큐비트가 절대 영점(-273℃ 또는 0 켈빈)으로 냉각되지 않는 한 일반적으로 빠르게 손실된다. 네이처지에 발표한 연구에서, 인텔과 큐텍은 온도가 높고 밀도가 높으며 일관성이 있는 큐비트의 작동을 처음으로 입증했다. 이 소형 큐비트들은 높은 수준과 비교적 고온에서 작동한다.
실리콘 양자점을 가진 1켈빈 이상 온도에서의 단일 큐비트 제어 또한 이번 연구에서 입증된 반면, 두 큐비트의 제어는 지금까지 40 밀리켈빈의 온도에서만 달성할 수 있었다. 큐텍과 협력한 인텔의 연구에서는 1.1켈빈에서 작동하는 양자 회로에서의 완전한 두 개의 큐비트 로직을 보여준다.
인텔과 큐텍은 이번 연구를 통해 최대 99.3%의 단일 큐비트 정확도를 달성한 두 개의 큐비트 시스템의 전자 스핀 제어 능력과 시스템의 정확한 튜닝성을 입증했다. 추가로 연구팀은 스핀 큐비트의 성능이 45밀리켈빈에서 1.25켈빈까지의 온도범위에서 영향을 가장 적게 받는다는 것을 증명했다.
짐 클라크(Jim Clarke) 인텔 랩 양자 하드웨어 디렉터는 “이번 발표는 실리콘 스핀 큐비트 연구에 있어서 의미 있는 도약이다. 실리콘 스핀 큐비트는 인텔이 지난 50년간 제조해 온 트랜지스터와 유사하기에 이를 기반으로 상업 수준의 양자 시스템을 개발하는 데 도움이 될 것이라고 생각한다”며, “높은 정확도를 유지하면서, 높은 온도에서 작동할 수 있는 핫 큐비트의 발견으로 큐비트 성능에 영향을 주지 않는 선에서 로컬 큐비트 컨트롤의 선택폭을 확대할 수 있을 것”이라고 말했다.
