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[IT뉴스]양자컴퓨터 발목 잡은 건 큐비트 아닌 전선이었다…IBM이 보잉·GM 연구소를 산 이유 [후암동 논문 연구소]

온카뱅크관리자

2026-07-31 20:17:30

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 <img alt="초전도 리본 케이블로 연결된 큐비트. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201144796oqqr.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="zZQGr5XSHY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201144796oqqr.jpg" width="658">
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 초전도 리본 케이블로 연결된 큐비트. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]
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 [헤럴드경제=장윤우 기자] 양자컴퓨터의 발전을 저해해 온 것은 큐비트 개수가 아니라 전선이었다.
 큐비트는 절대영도에 가까운 냉각 체임버 안에 들어간다. 그런데 큐비트를 제어하는 전자장치는 바깥 상온에 있다. 큐비트 하나마다 전선이 필요한데 전선을 타고 상온의 열이 흘러든다. 큐비트를 늘리면 전선이 늘어나고 이에 따라 냉각 체임버도 데워져 큐비트 개수를 늘리기 어려워진다.
 미국 연구팀이 큐비트를 제어하는 전자장치를 냉각 체임버 안으로 집어넣자 두 큐비트를 엮는 연산의 오류율이 기존 방식의 10분의 1로 떨어졌다.
 최근 국제학술지 네이처(Nature) 제655권에 따르면 큐비트 칩과 제어장치를 잇는 초전도 케이블을 한 덩어리로 묶은 양자 처리장치가 공개됐다. 미국 HRL 래버러토리스 연구팀이 발표한 결과다.
 HRL은 미국 민간 연구개발 기업이자 보잉과 제너럴모터스(GM)가 공동으로 소유한 연구소로 IBM은 지난 23일 연구소를 인수하는 계약을 맺었다고 발표했다.
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 <img alt="패키징 된 큐비트 칩. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201145083rxth.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="qYfvcYyOXW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201145083rxth.jpg" width="658">
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 패키징 된 큐비트 칩. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]
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 문제는 큐비트가 아니라 전선이었다
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 양자컴퓨터를 만드는 방식은 회사마다 다르다. IBM과 구글은 초전도 회로를 쓴다. HRL은 실리콘 안에 전자를 가둬 쓰는 방식이다.
 실리콘 칩 자체도 일반 반도체 공장에서 쓰는 200㎜ 웨이퍼 공정으로 만들었다. 연구팀이 만든 칩에는 최대 18개의 큐비트를 담을 수 있다.
 문제는 제어장치를 냉각 체임버 어디에 설치해야 하는지가 남았다. 큐비트 바로 옆에 두면 전선은 짧아지지만 열이 발생한다. 해당 위치는 영하 273도에 가깝게 유지해야 하는 곳으로 열이 치명적이다.
 바깥 상온에 두는 방법은 지금까지 써온 방식이다. 연구팀이 고른 것은 중간이었다. 냉각 체임버 안이지만 큐비트와는 거리가 떨어진 영하 269도가 유지되는 곳이다.
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 <img alt="양자 처리장치 개념도. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201145443eozl.png" data-org-width="986" dmcf-mid="BXXo4jaeGy" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201145443eozl.png" width="658">
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 양자 처리장치 개념도. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]
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 이 칩과 큐비트를 잇는 것이 초전도 리본 케이블이다. 니오븀이라는 금속을 얇은 필름 위에 입혀 만들었다.
 폭 1㎝ 남짓한 띠 안에 신호선 296가닥이 한 층으로 늘어서 있다. 옆 선끼리 신호가 새는 정도는 1만분의 1 수준으로 억제됐다.
 리본 케이블은 영하 269도 구간에서 큐비트 쪽으로 흘려보내는 열이 10㎼ 미만이다. 초소형 LED 하나를 켜는 데 필요한 전력의 1000분의 1 수준이다.
 성적은 뚜렷하게 나왔다. 큐비트 하나를 조작하는 연산에서 오류는 1만 번에 1.7번꼴이었다. 두 큐비트를 엮는 연산에서는 1000번에 3.5번꼴이었다. 이 방식의 기존 최고 기록보다 10배 개선된 수치다.
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 <img alt="실험에 사용된 양자 처리장치. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201145717djxi.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="bYPYwZHlHT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201145717djxi.jpg" width="658">
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 실험에 사용된 양자 처리장치. [국제학술지 네이처(Nature) 제655권]
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 큐비트를 늘리자 오류가 줄었다
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 양자컴퓨터가 실제 활용도를 가지려면 오류를 스스로 고치는 기능이 필요하다.
 방식은 정보 하나를 큐비트 여러 개에 나눠 담고 계산 도중 계속 서로 대조해 어긋난 곳을 찾아내는 식이다. 같은 말을 여러 사람에게 나눠 전하면 한둘이 틀려도 원래 내용을 복원할 수 있는 것과 같다.
 보통 부품이 늘면 고장 확률도 는다. 오류 정정은 그 반대가 성립해야 의미가 있다. 큐비트를 더 넣을수록 최종 오류가 줄어야 한다.
 연구팀은 큐비트 7개를 묶은 구성과 3개를 묶은 구성을 비교했다. 7개짜리의 최종 오류율은 1000번에 5번, 3개짜리는 100번에 2.4번이었다. 큐비트를 늘리자 오류가 4.7배 줄었다.
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 <img alt="[로이터]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201146012gsjl.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="KcuwJOmjYv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/31/ned/20260731201146012gsjl.jpg" width="658">
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 [로이터]
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 IBM은 지난 23일 HRL 인수 계약을 발표했다. 금액은 공개하지 않았고 3분기 안에 거래를 마칠 예정이라고 밝혔다.
 IBM은 그동안 초전도 방식 하나에 집중해 왔다. 2029년에 오류를 스스로 고치는 컴퓨터 ‘스탈링’을 출시하고 더 큰 규모의 ‘블루제이’를 2033년에 내놓겠다는 계획이다.
 다만 이번 성과와 실용 양자컴퓨터 사이의 거리는 아직 멀다. 칩은 큐비트 18개를 담을 수 있지만 실제 실험에는 6~7개만 사용했다.
 연구팀은 남은 과제로 대량 생산이 가능한 배선 기술과 큐비트당 전력 소모를 더 낮춘 조종 칩, 소자마다 들쭉날쭉한 성능을 고르게 만드는 일을 꼽았다.
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 참고논문
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 DOI : 10.1038/s41586-026-10754-7
 논문 정보 : Members of the HRL Quantum Team and Collaborators. A digitally controlled silicon quantum processing unit. Nature 655, 1154–1159 (2026).
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