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[IT뉴스]이온 이동 ‘교차로 구조’ 첫 구현… 양자컴퓨터 대형화 길 열려

온카뱅크관리자

2026-06-19 04:37:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">퀀티넘, 네이처에 논문 공개<br>레이저 활용한 이온트랩 방식<br>역대 가장 큰 98큐비트 성과</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="1GZDUaae7d">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="992383eacf0ddfdf13f6dd67bf9c668f991a5c5f31e8a57c51ce20a26aea6af4" dmcf-pid="tH5wuNNd3e" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="퀀티넘이 개발한 98큐비트 이온트랩 방식 양자프로세서(QPU) 칩 ‘헬리오스’. 퀀티넘 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/19/donga/20260619043548093hoxc.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="519GQllwzJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/19/donga/20260619043548093hoxc.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            퀀티넘이 개발한 98큐비트 이온트랩 방식 양자프로세서(QPU) 칩 ‘헬리오스’. 퀀티넘 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="55063731749f5d68b02b86f105d60615fe02ce54f5d5f5bdcf580f9019ea3a31" dmcf-pid="FX1r7jjJpR" dmcf-ptype="general">
           미국 영국 합작 양자컴퓨터 기업 퀀티넘이 역대 가장 큰 규모인 98큐비트급 이온트랩 양자컴퓨터 ‘헬리오스(Helios)’ 연구 성과를 발표했다. 대규모 이온트랩 양자컴퓨터 구현의 주요 이정표로 평가된다.
          </div>
          <p contents-hash="495020db0add92a44308575cc24aeb0d56510e6c35b24cead3524909154ef388" dmcf-pid="3ZtmzAAiuM" dmcf-ptype="general">퀀티넘은 헬리오스 연구개발 성과를 17일(현지 시간) 국제학술지 ‘네이처’에 논문으로 공개했다. 연구 논문은 지난해 11월 논문 사전 공개 사이트 ‘아카이브(arXiv)’에 먼저 공개된 후 이번에 정식 출판됐다.</p>
          <p contents-hash="2e0509caebfea3f728f9009724278c8af19607457f1dc1873d22ddaab67d508f" dmcf-pid="05Fsqccn3x" dmcf-ptype="general">미래 전략기술로 주목받는 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 해결이 불가능한 유형의 문제를 풀 수 있다. 양자 현상을 활용한 정보처리 단위 큐비트로 계산을 수행한다. 큐비트의 형태는 구동 방식에 따라 다양하다. 보통 큐비트 수가 많고 오류가 적을수록 성능이 좋다.</p>
          <p contents-hash="633db2ba32be32859aef27f444f06d20ac78ccb7b0f979adf5283f69f71588bf" dmcf-pid="p13OBkkLUQ" dmcf-ptype="general">퀀티넘과 미국 아이온큐는 대표적인 이온트랩 방식 양자컴퓨터 개발 기업이다. 전하를 띤 이온을 붙잡고 에너지 준위 차이를 큐비트 정보로 활용한다. 규모는 다른 방식보다 상대적으로 작지만 연산 정확도가 높고 큐비트 사이의 연결성이 뛰어난 게 장점이다.</p>
          <p contents-hash="aaead0bae53abeae206d1fd617f79d103dd7a37438434557e60da964fd907a19" dmcf-pid="Ut0IbEEouP" dmcf-ptype="general">헬리오스의 핵심은 큐비트로 쓰이는 이온 변경과 이온을 이동시키는 구조 구현이다. 그동안 업계 표준으로 여겨진 이터븀(Yb) 이온 대신 바륨(Ba) 이온을 사용했다. 이온트랩 양자컴퓨터는 이온에 레이저를 쏴서 연산을 수행한다. 이터븀 이온은 파장 400nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 미만의 자외선(UV) 레이저를 사용해야 하지만 바륨 이온은 파장 400nm 이상 가시광선 영역의 레이저를 사용할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="4cd714d572f54dbecaa3420013a46aa5f888ec26c16223fb461eb38491766a28" dmcf-pid="uX1r7jjJz6" dmcf-ptype="general">이온트랩 연구자인 김태현 서울대 컴퓨터공학부 교수는 “가시광선 레이저는 가격이 저렴하고 제어가 편하다”며 “향후 레이저 시스템을 칩 형태로 내장해 구현하는 데에도 자외선 레이저보다 유리하다”고 설명했다. 현재는 외부에서 레이저를 수작업으로 정렬해 이온에 쏘는 방식으로, 양산성에 한계가 있다.</p>
          <p contents-hash="2e9784f3ee26763714a3ac2365b7d28b9370944575fcb255ea03fba01edf1e69" dmcf-pid="7ZtmzAAiu8" dmcf-ptype="general">헬리오스는 이온을 효과적으로 이동시키는 교차로 구조를 처음으로 구현했다. 선형 구조를 한 번 꼬아 고리 형태를 만들었다. 이온들은 고리 부분인 ‘링 스토리지’에 저장돼 있다가 연산을 수행하는 ‘퀀텀 로직’ 부분으로 이동해 연산을 수행한다.</p>
          <p contents-hash="ca5e0369ca111e0f00a3acfbbc519ddb7e119f748fd1cc01d22122fa8b52ed3e" dmcf-pid="z5Fsqccn34" dmcf-ptype="general">2개씩 짝지어 한 줄에 8개씩 두 줄로 늘어선 이온 16개가 연산에 참여한다. 짝지은 큐비트 2개의 평균 연산 안정성(Fidelity)은 99.921%에 달한다. 교차로 덕분에 몇 번째 이온이라도 연산 영역에 순서대로 배치해 만나게 할 수 있다. 연구팀은 이온을 효과적으로 이동시키는 ‘교통정리’ 알고리즘도 함께 개발했다.</p>
          <p contents-hash="aa59c80980f15bbe9c013b045ab4e10eb16a9b50b5c7bdd06f6445864e2af545" dmcf-pid="q13OBkkL3f" dmcf-ptype="general">김 교수는 “아직 완전한 2차원(2D) 구조는 아니지만 교차로 시스템이 잘 작동한다는 것을 입증한 것”이라며 “퀀티넘의 향후 로드맵에 평면 구조 구현이 명시돼 있다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="48645481b1f527e15ae23e8015805acce2c6aa449702706bcb53212d5ca31b83" dmcf-pid="Bt0IbEEo0V" dmcf-ptype="general">연구팀은 헬리오스로 ‘랜덤 서킷 샘플링(RCS)’이라는 벤치마크 연산을 수행해 ‘양자 우월성’을 다시 한번 검증했다. RCS는 실용적인 연산은 아니지만 고전 컴퓨터로 따라갈 수 없는 양자 연산 성능을 증명하는 지표다.</p>
          <p contents-hash="c08d7cf301ae65529195d6562a53520bb5c21d9ea1bc801819c421ce7c47b600" dmcf-pid="bFpCKDDgF2" dmcf-ptype="general">김기환 기초과학연구원(IBS) 트랩이온 양자과학 연구단장은 “양자 우월성에 대한 보다 확실한 종지부라고 할 수 있다”면서도 “아직 전체 연산 과정에서 이온 이동 및 냉각 시간이 대부분을 차지하기 때문에 큐비트 수를 늘릴 때 이동을 효율화하는 것이 중요하다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="68b2104e040c7722300e604728df9d3e2a0712245f1e3c0922629588b2912ef7" dmcf-pid="K3Uh9wwaz9" dmcf-ptype="general">이온트랩 양자컴퓨터가 점차 칩 형태로 구현되기 시작하면서 후발 주자인 한국에도 기회가 있다는 분석이 나온다. 권석준 성균관대 반도체융합공학과·화학공학부 교수는 “삼성전자나 SK하이닉스의 반도체 팹 역량이 이온트랩 칩 등으로 방향을 잡으면 한국이 공급망의 핵심으로 올라설 여지가 있다”고 했다.</p>
          <p contents-hash="5996d750d061df86b2e01538cb02b27efbb56d5fcb046e6cf84c3c8e34161fad" dmcf-pid="90ul2rrNuK" dmcf-ptype="general">이병구 동아사이언스 기자 2bottle9@donga.com<br> </p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아일보. All rights reserved. 무단 전재, 재배포 및 AI학습 이용 금지</p>

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