[지디넷코리아]
에러없이 백만 큐비트 구현이 가능한 양자 컴퓨터 아키텍처가 처음 공개됐다. 삼성 2나노 공정으로 구현 가능하다는 주장도 나왔다.
김현탁 미국 윌리엄앤메리대학 연구교수는 지난 18일(현지시간) 콜로라도 컨벤션센터에서 열리고 있는 2026 미국물리학회에서 ‘금속 산화막 반도체 장효과 트랜지스터(MOSFET) 기반 실용적인 1백만큐비트 양자 컴퓨터’를 발표했다.
김현탁 연구교수는 “이번에 발표한 모스펫 큐비트는 지금까지 저온 고진공 에러를 가지는 큐비트와는 달리 상온 상압에서 에러가 없는 모스펫 기반의 양자컴퓨터 아키텍처”라고 소개했다.
이날 발표장에는 150명 정도의 전세계 양자 전문가가 참관했다. 발표 후 세션 의장 등 전문가들도 관심을 갖고 질문을 이어 갔으며, 세션 뒤에는 “나이스 톡”(좋은 발표)이라는 평가도 받았다고 김 연구교수는 언급했다.
모스펫 큐비트는 게이트에 에너지를 가하지 않고(0V) 로우상태(Low state)와 하이상태(High state)가 공존하는 중첩을 구현하는 것이 핵심이다. 모스펫에 전류가 흐르지 않기 때문에 매우 안정적이어서 에러가 일어나지 않는다는 것.
디지털 시스템에서는 0V(전기적으로 로우 상태)인 파동상태와 5V(전기적으로 하이 상태)인 입자상태가 독립적으로 존재하지만, 모스펫 큐비트를 만들면 양자컴퓨터의 병렬 아키텍처가 가능하다는 것. 중첩 또한 거시세계에서 인위적으로 만들 수 있다는 것이다.
포스펫 큐비트로 양자 컴퓨터를 만들 경우 현재 과학기술계 골칫거리인 에러 교정이 필요 없게 된다. 사실 이 같은 에러 때문에 논리 큐비트 하나를 만드는데 약 1,000개의 물리 큐비트가 필요하다. 만약 100개의 논리 큐비트를 만든다면 10만 개의 물리 큐비트가 있어야 한다.
김현탁 연구교수는 “모스펫으로 이 문제를 해결했다. 특히, 모스펫 큐비트는 상온 상압에서 동작하기 때문에 상제리어 같은 큰 시스템이 불필요하다”고 말했다.
모스펫 큐비트는 중첩 붕괴가 없으며 에러가 없기 때문에 인버터, C-Not, 토폴리, 스왑 등 모든 게이트 제작이 가능하다고 김 연구교수는 부연 설명했다.
김 연구교수는 “나노 급 반도체 공정으로 큐비트를 만들수 있다. 이는 양자 칩 QPU를 반도체 공정으로 만들 수 있다는 의미”라며 “예를 들면 삼성 2나노 공정으로 양자컴퓨터의 두뇌인 QPU 칩을 만든다면 우리나라가 이 분야 리딩 국가가 될 것”이라고 설명했다.
다양한 확장도 강조했다.
김 연구교수는 “3차원 이상의 텐서곱과 같은 복잡한 계산이나 비대칭형 공개키 암호화 알고리즘(RSA) 기반의 큰 수의 소인수 분해를 쉽게 할 수 있다. 양자내성암호(PQC)를 위한 새로운 암호체계나 신약 개발, 딥런닝 및 머신런닝 인공지능, 최적화 등에도 사용할 수 있다. 휴머노이드 로봇에도 양자 칩이 사용될 것으로 보인다”고 강조했다.
김현탁 연구교수는 한국전자통신연구원(ETRI)서 금속-절연체 전이(MIT) 현상을 세계 최초로 실험적으로 규명했다. 2024년엔 상온초전도 연구결과를 미국물리학회에 발표했다. 현재 미국 윌리엄앤메리대학 연구교수로 재직 중이다.