상온서 작동하는 128큐비트 다이아몬드 양자컴퓨터 공개

극저온 냉각 장비 없이 상온에서 작동하는 100큐비트 이상의 다이아몬드 양자컴퓨터가 세계 최초로 공개됐다. 독일 양자컴퓨팅 스타트업 삭손 큐는 최대 128큐비트를 지원하는 다이아몬드 기반 시스템을 출시했다고 밝혔다.

이 시스템은 합성 다이아몬드 안의 질소-공극(NV·Nitrogen Vacancy) 센터를 큐비트로 활용한다. 질소-공극 센터는 탄소 원자가 있어야 할 자리에 질소 원자가 들어가고, 그 주변에 원자 하나가 비어 있는 공간이 생긴 결함이다. 자연에서는 드물지만 실험실에서 이런 결함을 지닌 합성 다이아몬드를 만들 수 있다.

큐비트는 일반 컴퓨터의 비트와 달리 0과 1이 중첩된 양자 상태를 이용하는 정보 단위다. 연구진은 특수 레이저로 질소 원자의 전자를 특정 상태로 만든 뒤 마이크로파 펄스로 조작해 양자 정보를 저장하고 연산한다. 다이아몬드의 원자 구조 결함이 특정 조건에서 선명한 붉은빛을 내는 광학적 특성은 1970년대 처음 발견됐다.

삭손 큐는 합성 다이아몬드에 빈 공간을 만들 때 황 원소를 함께 주입하는 방법으로 큐비트 생성 수율을 오류 수정 전 기준 99.92%까지 높였다고 설명했다. 단일 큐비트 연산 정확도는 99.98%에 달한다고 주장했다. 다만 이 성능은 아직 독립적인 검증을 거치지 않았다.

공동 창립자인 마리우스 그룬드만 라이프치히대학교 실험물리학 교수는 새로운 재료의 발견이 10큐비트 장벽을 넘은 핵심 돌파구였다고 밝혔다. 이번 발표 전까지 질소-공극 센터 기반 양자컴퓨터가 10개가 넘는 큐비트로 작동한다는 연구 결과는 공개된 적이 없었다.

시스템은 일반 컴퓨터 서버 랙에 설치하고 교류 전원에 직접 연결할 수 있다. 초전도 방식 양자컴퓨터에 필요한 극저온 냉각 장비와 복잡한 현장 관리 시스템이 없어 구축이 상대적으로 간단하다. 클라우드를 거치지 않고 양자 알고리즘을 직접 실행할 수 있어 자율주행차와 로봇처럼 실시간 처리가 중요한 분야에서 데이터 전송 지연을 줄이는 엣지 컴퓨팅용 시스템으로 활용될 가능성도 제시됐다.

삭손 큐는 2027년 512큐비트급 시스템을 출시하고 2030년 이후에는 1만 큐비트 이상으로 확장한다는 목표다. 다만 실제 성능과 상용화 이후의 확장성을 외부에서 검증하는 과정이 남아 있다.

자료: 삭손 큐