레고 모듈처럼…양자컴퓨터 연산 1000배 빨라졌다

양자컴퓨터의 연산 속도를 1000배 이상 높여 오류 발생 가능성을 크게 낮춘 새로운 기술이 개발됐다.

10일(현지시간) 스웨덴 샬메르스 공과대학교 연구팀은 이 같은 내용의 연구 결과를 국제 학술지 '피지컬 리뷰 레터스'에 발표했다. 연구팀은 기존 수천 번의 구동 주기가 필요했던 양자 연산을 단 한 번의 주기로 완료할 수 있는 방법을 고안했다.

양자컴퓨터는 정보 처리 과정에서 외부 잡음이나 미세한 환경 변화에도 오류가 발생하기 쉬운 한계를 지닌다. 연산 시간이 길어질수록 정보가 손실될 위험이 커져 상용화에 걸림돌이 됐다.

논문의 제1 저자인 레이 두 연구원은 "양자컴퓨터의 기본 단위인 큐비트는 아주 작은 방해에도 양자 상태가 목표에서 벗어나 정보 손실을 일으킬 수 있다"며 "오류가 누적되면 계산이 실패할 수 있다"고 설명했다.

연구팀은 깨지기 쉬운 양자 정보를 보호하기 위해 '보손 부호'라는 접근법을 활용했다. 이는 개별 큐비트 대신 초전도 회로 내 마이크로파장에 정보를 저장해 특정 유형의 오류로부터 정보를 더 강력하게 보호하는 방식이다.

연구팀은 '양자 격자 게이트'라는 새로운 게이트 세트를 이용해 단계적으로 양자 상태를 구축하는 대신, 단일 구동 주기 내에 연산을 완료하는 획기적인 방식을 개발했다.

공동 저자인 탕유 황 연구원은 "벽돌을 하나씩 쌓다가 실수할 위험이 있는 대신, 미리 조립된 레고 모듈처럼 빠르고 효율적으로 연결하는 것과 같다"고 비유했다.

레이 두 연구원은 "이 방법은 연산 속도를 높이고 효율적으로 만들면서 정보 손상 위험을 줄인다"며 "오류에 강한 양자컴퓨터를 향한 중요한 단계"라고 밝혔다. 연구팀은 샬메르스 공대에서 개발 중인 100큐비트 양자컴퓨터에 이 기술을 적용하는 방안을 논의 중이다.