美듀크대, 256큐비트 양자 컴퓨터 설계 진입 승인

미국 듀크대학교 양자 센터가 학계 최대 규모의 양자 컴퓨터 설계에 착수했다. 듀크 양자 센터(Duke Quantum Center)를 이끄는 크리스 먼로(Chris Monroe) 교수는 이를 “정보 저장과 처리 방식에 혁명을 일으킬 완전히 새로운 시도”라고 평가했다. 먼로 교수는 아이온큐(IonQ)를 공동 창업, 과학 고문(Chief Scientific Advisor)을 맡고 있다.

듀크 양자 센터 주도 연구팀은 최근 NSF(미국 국립과학재단) National Quantum Virtual Laboratory(NQVL) 프로그램에서 256큐비트 이온 트랩 양자 컴퓨터 설계 단계 진입 승인을 받았다. 1단계 Quantum Advantage-Class Trapped Ion system(QACTI)프로젝트는 1년간 100만 달러의 시범 연구를 마치고, 현재는 2년간 400만 달러 규모의 설계 단계 자금을 확보한 상태다.

팀은 2033년까지 256큐비트 시스템 구축을 목표로 하고 있으며, 이를 앞당기기 위한 60큐비트 시제품(Proof-of-Concept)은 2029년에 우선 개발할 계획이라 밝히기도 했다.

듀크 팀이 선택한 트랩 이온 방식(trapped-ion)은 현재 가장 정밀하고 확장성 있는 양자 컴퓨팅 플랫폼으로 꼽힌다. 이 방식은 이온들의 전자 상태를 큐비트로 활용하며, 레이저로 조작 가능한 긴 결맞음 시간(coherence)과 높은 연결성(connectivity)을 제공해, 비선형 연산 또는 다중 큐비트 얽힘 구현에 매우 효과적이다.

특히 먼로 교수는 과거 트랩 이온 방식을 기반으로 한 확장 가능한 양자 아키텍처 연구를 이끌어 왔다는 점에서, 이번 프로젝트에 대한 기대가 크다.

듀크 양자 센터가 자리한 노스캐롤라이나 트라이앵글 지역은 이미 여러 양자 컴퓨터 센터가 공존하는 양자 기술 허브로 발전 중이다. 마르코 체티나 조교수는 “최소 300큐비트 규모의 구현은 컴퓨팅 전반의 성능 향상에 기여할 것”이라며, 양자 시스템이 화학, 금융 등 계산 복잡도가 높은 분야에 “엄청난 연산 능력”을 제공할 것이라 강조했다.

이번 NSF의 설계 단계 지원은 단순한 장치 구축을 넘어, 미국 학계가 양자 컴퓨팅 기술에서 주도적 위치를 차지하려는 전략적 움직임이라는 점에서 중요하다. ‘QACTI’ 프로젝트의 후속 단계에는 연간 1,000만 달러 규모의 자금 지원 가능성도 열려 있다. 이를 통해 클라우드 및 현장 접근이 가능한 양자 사용자 인프라 구축까지 이어질 수 있다.

학계에서 가장 큰 규모의 양자 컴퓨팅 프로젝트 중 하나로, 듀크대의 도전은 양자 기술 연구, 인재 양성, 산업 접목까지 아우르는 ‘게임 체인저’가 될 잠재력을 지녔다고 할 수 있다.

*참고자료

Inside Duke’s Plan for a Next-Gen Quantum Computer, Pratt School of Engineering (Duke University), 9/4/25