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[IT뉴스]IBM, 양자컴퓨터 최대 약점 '노이즈' 오히려 계산에 쓴다

온카뱅크관리자

2025-09-14 14:47:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> IBM 퀀텀, 비유니탈 노이즈 활용 양자 초기화 방안 제시 
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 (지디넷코리아=남혁우 기자)IBM 연구진이 양자컴퓨팅에서 불가피하게 발생하는 노이즈 중 일부를 오히려 계산 자원으로 전환하는 새로운 방법을 제안했다. 
 이를 통해 측정 없이도 오류를 억제하고 계산을 오래 유지할 수 있다는 주장이다.
 14일 IBM 퀀텀 소속의 올레스 슈탄코와 쿠날 샤르마는 '비유니탈 노이즈 하에서의 지역 양자 회로의 복잡도(Complexity of Local Quantum Circuits under Non-unital Noise)'라는 논문을 미국물리학회 저널 PRX 퀀텀에 게재했다.
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 IBM 양자 컴퓨터. (사진=IBM)
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 양자컴퓨터는 얽힘과 중첩 같은 양자 특성을 활용해 기존 컴퓨터로는 불가능한 병렬 계산을 구현할 수 있어 난제 해결의 열쇠로 주목받아 왔다. 그러나 큐비트가 외부 환경에 극도로 민감해 오류 발생률이 높고 이를 제어하기 어렵다는 점이 상용화의 가장 큰 걸림돌로 지적돼 왔다.
 지금까지 많은 연구조직은 대규모 오류정정 코드를 적용하거나 물리적 큐비트 수를 크게 늘려 안정성을 확보하는 방식이 주로 연구됐다.
 IBM 연구진은 이번에 노이즈를 회피하거나 제거하는 대신 그 특성을 계산 과정에 적극 활용하는 접근을 제시했다. 특히 양자 노이즈 가운데 '비유니탈(non-unital) 노이즈'의 편향성을 리셋(RESET) 자원으로 삼아 연산 도중 잡음이 쌓인 큐비트를 주기적으로 초기화해 안정성을 높일 수 있다고 설명했다.
 양자컴퓨터에서 발생하는 노이즈는 크게 유니탈 노이즈와 비유니탈 노이즈로 나눌 수 있다. 유니탈 노이즈는 모든 상태를 균등하게 섞어 특정 상태를 만들기 어려운 경우를 말한다. 예를 들어 동전을 무한히 던지면 앞뒤가 각각 50% 확률로 나오기 때문에 어느 한쪽으로 치우치지 않는 것과 같다.
 반대로 비유니탈 노이즈는 시간이 지남에 따라 특정 상태로 조금씩 쏠리는 성질이 있다. 이를 활용하면 별도의 측정 과정 없이도 회로 안에서 원하는 상태로 큐비트를 초기화할 수 있다. 그동안 오류로만 여겨졌던 노이즈를 오히려 회로를 안정화하는 자원으로 전환할 수 있다는 것이다.
 논문에 따르면 충분히 약한 비유니탈 노이즈 환경에서는 지역(local) 양자 회로의 계산 깊이를 사실상 제한 없이 확장할 수 있으며, 회로 깊이나 큐비트 수가 늘어나도 추가 자원 비용 증가 비율은 낮은 것으로 나타났다.
 연구진은 이 같은 특성을 통해 양자 오류정정에 필요한 자원을 줄이고, 현실적인 장치 규모에서도 복잡한 양자 계산을 가능하게 할 수 있다고 설명했다.
 다만 이번 연구가 곧바로 실험적 구현으로 이어지기는 어렵지만 노이즈를 단순한 장애가 아닌 계산 자원으로 보는 새로운 관점을 열었다는 점에서 의미가 크다고 강조했다. 업계 전문가들은 이러한 접근이 대규모 양자컴퓨터 실현의 병목을 완화하고, 양자 알고리즘 개발 방식에도 변화를 가져올 수 있을 것으로 기대하고 있다.
 올레스 슈탄코 연구원은 "이번 연구는 양자컴퓨터에서 불가피하게 발생하는 노이즈를 단순한 장애가 아닌 계산 자원으로 전환할 수 있다는 새로운 관점을 제시했다"며 "노이즈를 자원으로 바라보는 발상의 전환이 양자컴퓨팅의 가능성을 넓혀줄 것"이라고 밝혔다.
 남혁우 기자(firstblood@zdnet.co.kr)
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