KIST·POSTECH, 양자컴퓨터 연산 검증 기술 구현

공동연구팀, 양자물리학 고정관념 깸 검증방법 개발
"대규모 양자컴퓨터 구현 및 검증 적용에 기여할 것으로 기대"
조영욱 KIST 양자정보연구단 박사가 양자컴퓨터 구현 및 검증방법을 테스트 하고 있다. <사진=KIST 제공>조영욱 KIST 양자정보연구단 박사가 양자컴퓨터 구현 및 검증방법을 테스트 하고 있다. <사진=KIST 제공>

국내 연구진이 '미래형 첨단 컴퓨터'로 불리는 양자컴퓨터의 연산과정을 구현했다. 

KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 조영욱 양자정보연구단 박사팀이 김윤호 POSTECH 교수팀과 공동연구를 통해 양자컴퓨터의 연산과정을 효율적으로 검증할 수 있는 새로운 방법을 찾았다고 22일 밝혔다. 

수퍼컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 양자컴퓨터(Quantum Computer)는 기존 컴퓨터로 풀 수 없는 문제를 양자역학적 현상을 활용해 빠른 속도로 풀 수 있는 컴퓨터다. 세계적으로 양자컴퓨터 구현에 대해 관심이 높은 상황이다. 

하지만 양자컴퓨터는 깨지기 쉽고 다루기 어려운 양자상태로 극한으로 유지·제어해야 하기 때문에 양자컴퓨터를 구현하기 위해서는 극복해야 할 기술적 어려움이 많다. 

양자컴퓨터에 다가가기 위한 근본 요소핵심기술은 기존 디지털 컴퓨터의 비트(bit)에 해당하는 퀀텀비트(qubit·양자컴퓨터의 정보처리 단위)를 생성·제어·측정하는 기술이다. 양자컴퓨터가 잘 작동하고 있는 지를 확인하기 위해서는 큐비트를 정밀하게 분석해야 한다. 

연구팀은 약한 양자측정기법을 통해 양자상태를 완전히 붕괴시키지 않음으로써 양립할 수 있는 관측량을 동시에 측정하는 기술을 개발했다. 

이 양자측정기술을 이용하면 양자컴퓨터의 연산과정을 효율적으로 검증할 수 있는 새로운 기법이 가능하며, 연구팀은 이를 단일광자 큐비트를 이용해 실험적으로 규명했다. 

조영욱 박사는 "이번 연구는 양자컴퓨터 개발을 위한 기초과학에 해당한다"며 "양자물리학의 근본원리를 직접 응용하는 양자정보기술 전반에 활용될 것으로 전망된다. 양자컴퓨팅 연구 기반 확보에 큰 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 개방형 연구사업, 한국연구재단 중견연구자 지원사업으로 수행됐다. 연구성과는 자연과학분야의 국제학술지인 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)' 15일자에 실렸다.
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