일본 이화학연구소(RIKEN) 연구진이 20큐비트 양자컴퓨터 두 대를 활용해 ‘양자 정보 스크램블링(quantum information scrambling)’을 시뮬레이션하는 데 성공했다.
이번 연구는 향후 양자컴퓨터 활용 가능성을 보여주는 성과로, 국제학술지 Physical Review Research에 게재됐다.
양자 정보 스크램블링은 블랙홀에서 일어나는 정보 확산 현상부터 이상금속(strange metal)과 같은 물질에 이르기까지 다양한 양자 시스템에서 핵심적인 역할을 한다. 이는 특정 부분에 저장된 정보가 시간이 지나면서 시스템 전체에 퍼져 원래의 정보를 재구성하기 어려워지는 과정을 말한다.
리켄 양자컴퓨팅연구센터(RQC) 세키 카즈히로 연구원은 “양자 정보 스크램블링은 통계물리 계산 등 추가적인 연구에도 활용할 수 있어 흥미롭다”고 설명했다. 공동 연구자인 윤기 세이지 연구원은 “이번에는 20큐비트로 시뮬레이션을 진행했지만, 50큐비트 이상을 활용한다면 기존 슈퍼컴퓨터로는 처리하기 어려운 계산을 수행할 수 있을 것”이라고 전망했다.
연구팀은 클라우드를 통해 최첨단 트랩 이온(trapped-ion) 기반 양자컴퓨터를 활용해 세 가지 시뮬레이션을 진행했다. 여기에는 스크램블 상태를 생성하고 이를 바탕으로 양자 통계역학 계산을 수행하는 과정이 포함됐다. 리켄은 지난 2025년 2월 20큐비트 트랩 이온 양자컴퓨터를 도입했으며, 향후 50큐비트 규모로 업그레이드할 계획이다.
*논문: Kazuhiro Seki et al., Simulating Floquet scrambling circuits on trapped-ion quantum computers, Physical Review Research (2025). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.7.023032
David is the Editor of The Science Monitor. Drawing on extensive experience as the former Public Affairs officer for the Republic of Korea (ROK) Navy, he provide in-depth analysis at the intersection of science, technology, global security, geopolitics, and maritime strategy.
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