KAIST, 양자컴 오류 줄일 핵심기술 개발

3차원 양자얽힘 세계 첫 구현

국제 학술지 '네이처'에 게재

KAIST 연구진의 양자얽힘 3차원 클러스터 구현 실험을 설명한 그림. 사진 제공=KAIST

국내 연구진이 양자컴퓨터의 계산 오류를 줄일 수 있는 핵심 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 라영식 물리학과 교수 연구팀이 양자 오류 정정 기술의 핵심이 되는 ‘3차원 클러스터 양자얽힘 상태’를 실험으로 구현하는 데 성공했다고 25일 밝혔다. 한국연구재단, 정보통신기획평가원, 미국 공군연구소의 지원을 받은 이번 연구의 성과는 국제 학술지 ‘네이처 포토닉스’에 게재됐다.



양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터로도 계산하기 어려운 난제를 풀 수 있지만 이를 위해서는 양자얽힘이라는 양자역학의 특수한 상태를 구현해야 한다. 그렇지 않으면 양자컴퓨터 규모가 커질수록 계산 오류를 제어하기가 힘들어진다. 특수한 양자얽힘 구조를 일컫는 클러스터를 기존에는 2차원으로만 구현할 수 있었지만 대규모로도 오류를 줄일 수 있는 ‘결함 허용 양자컴퓨터’ 개발을 위해서는 3차원 클러스터 구현이 필요하다.

연구팀은 그동안 복잡함 탓에 학계가 해내지 못했던 3차원 클러스터 구조를 실험실에서 구현하는 데 성공했다. 극도로 짧은 시간에 강한 빛을 방출하는 펨토초 레이저를 활용해 양자 광원을 생성하고 이를 통해 3차원 클러스터 구조를 만들어냈다.

라 교수는 “기존 기술로는 구현하기 어려웠던 3차원 클러스터 양자얽힘 상태 제작에 성공한 최초의 사례”라며 “향후 측정 기반 양자컴퓨팅 및 결함 허용 양자컴퓨팅 연구에 있어 중요한 발판이 될 것”이라고 말했다.