양자컴퓨터 상용화의 가장 큰 걸림돌로 꼽히는 ‘정보 손실 문제’를 해결할 새로운 돌파구가 제시됐다. 기존에는 양자정보가 얼마나 빠르게 사라지는지 정확히 측정하기 어려웠지만, 연구진이 획기적으로 빠르고 정밀한 측정 기술을 개발하면서 양자컴퓨터 안정성 향상에 중요한 전환점이 마련됐다.
양자컴퓨터는 정보를 저장하고 처리할 때 ‘큐비트(qubit)’를 사용하는데, 이는 기존 컴퓨터의 비트와 달리 매우 민감해 외부 환경에 쉽게 영향을 받는다. 양자 컴퓨팅(Quantum Computing) 전문가 Jeroen Danon 교수는 “큐비트에 저장된 정보는 매우 빠르게 손실될 수 있다”며 현재 기술의 불안정성을 지적했다. 특히 문제는 정보가 사라지는 속도가 일정하지 않고 시간에 따라 무작위적으로 변한다는 점이다.
지금까지 널리 사용되는 초전도 큐비트에서도 평균적인 정보 유지 시간은 존재하지만, 이를 빠르고 정확하게 측정할 방법이 부족했다. 이 때문에 양자컴퓨터의 성능을 개선하는 데 필수적인 데이터 확보 자체가 어려운 상황이었다.
이러한 한계를 극복하기 위해 연구진은 덴마크 닐스 보어 연구소(Niels Bohr Institute)가 주도한 국제 공동연구를 통해 새로운 측정 기법을 개발했다. 해당 연구 결과는 학술지 Physical Review X에 발표됐다.
새로운 기술의 가장 큰 성과는 속도다. 기존에는 큐비트 정보 손실 시간을 측정하는 데 약 1초가 걸렸지만, 이번 기술은 약 10밀리초 수준으로 단축해 100배 이상 빠른 측정을 가능하게 했다. 이는 사실상 실시간에 가까운 수준으로, 이전에는 관측이 불가능했던 미세하고 빠른 변화까지 포착할 수 있게 됐다.
이 기술을 통해 연구진은 양자정보가 사라지는 원인을 더욱 정밀하게 분석할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 나아가 양자 프로세서의 보정(calibration)과 테스트 방식에도 큰 변화를 가져올 전망이다.
전문가들은 이번 연구가 현재 양자컴퓨터 성능을 제한하는 근본적인 물리적 원인을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 보고 있다. 궁극적으로는 보다 안정적이고 신뢰할 수 있는 양자컴퓨터 개발에 기여할 것으로 기대된다.
*Fabrizio Berritta et al, Real-Time Adaptive Tracking of Fluctuating Relaxation Rates in Superconducting Qubits, Physical Review X (2026). DOI: 10.1103/gk1b-stl3
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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