초전도 플럭스 큐비트 활용 양자컴퓨팅 새 도약 기대

새로운 대안 기술인 초전도 플럭스 큐비트는 양자 컴퓨팅을 한단계 도약시킬 수 있다.

아랍에미리트 아부다비의 양자 연구 센터(TII)와 공동으로 이스라엘 Bar-Ilan 대학 연구원 그룹이 이끄는 프로젝트는 초전도 큐비트의 성능을 개선했다.

조정 가능한 초전도 플럭스 큐비트(tunable superconducting flux qubit)라고 하는 개선된 큐비트는 전류가 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 또는 양방향의 양자 중첩으로 흐를 수 있는 마이크론 크기의 양자 프로세서 초전도 루프(superconducting loop)를 특징으로 한다.

양자 컴퓨터는 일반 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 강력하다. 잠재적인 속도를 실현하려면 양자 컴퓨터가 의도치 않게 서로 간섭하지 않고 수백 개의 큐비트를 동시에 작동해야 한다.

오늘날 양자 프로세서에 존재하는 기술에 대한 대안 기술인 초전도 플럭스 큐비트는 몇 가지 중요한 이점을 제공한다. 첫째, 매우 빠르고 안정적이다. 둘째, 현재 사용 가능한 기술에 비해 많은 플럭스 큐비트를 프로세서에 통합하는 것이 더 간단할 수 있다.

양자 컴퓨터를 피아노에 비유한 Bar-Ilan 대학 물리학과 및 양자 얽힘 과학 기술(QUEST) 센터 Michael Stern 박사는 “피아노에서 특정 음을 연주하고 싶다고 상상해 보자. 여러 건반 사이의 거리가 충분히 크지 않기 때문에 여러 건반을 동시에 무심코 함께 연주하는 것”이라며 “플럭스 큐비트의 주요 장점 중 하나는 ‘피아니스트’가 ‘건반’ 사이의 충분한 분리로 인해 원하는 사운드를 항상 생성할 수 있다는 것”이라고 말했다.

관련 논문은 Physical Review Applied 저널에 최근 게재됐다.

피아노 비유에 따르면 최근까지 플럭스 큐비트가 직면한 기술적 복잡성은 “톤”을 제어하고 변경하는 데 어려움이 있었다. 결맞음을 파괴하지 않고 플럭스 큐비트의 주파수를 변경하는 것은 거의 불가능했다.

최근 논문에서 연구원들은 큐비트의 생산을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 성능을 손상시키지 않고 주파수를 능동적으로 변경할 수 있음을 제시했다.

Stern은 “플럭스 큐비트를 사용하면 키를 서로 분리할 수 있다. 교향곡에서와 마찬가지로 작동하는 키가 있는 것만으로는 충분하지 않으며 동시에 작동하기 위해 키를 서로 독립적으로 조정하고 제어할 수 있는 기능도 있다”고 설명했다.