양자컴퓨터 실용화 일보 전진, 인텔 ‘호스 리지’ 양자 제어 칩 공개

입력 2020.02.19 12:15 | 수정 2020.02.19 15:24

양자컴퓨터의 실용화가 일보 전진한다. 시스템 구동을 위한 극저온 양자 제어칩이 모습을 드러낸다.

인텔 랩은 19일 미국 샌프란시스코에서 열린 국제고체회로학회(ISSCC)에서 양자 극저온 제어 칩 ‘호스 리지(Horse Ridge)’의 주요 특징을 소개하는 연구 논문을 발표했다고 밝혔다.

인텔과 큐텍이 공동 개발한 양자컴퓨팅 시스템 제어 SOC ‘호스 리지’ 모습. / 인텔 제공
지난해 12월 처음 발표한 호스 리지는 네덜란드 델프트 공과대학교(TU Delft)와 네덜란드 응용과학연구기구(TNO)가 협업해 설립한 양자컴퓨팅 연구센터 큐텍(QuTech)과 인텔이 공동으로 개발했다. 양측은 이번 논문에서 양자 실용성(확장성, 유연성, 정확성) 입증을 위한 양자 시스템 구축 시 발생하는 근본적인 과제를 해결할 수 있는 호스 리지의 핵심 기술을 공개했다.

양자 컴퓨터는 기존 컴퓨팅 기술로는 해결하기 힘든 어렵고 복잡한 현실의 문제를 해결할 수 있는 미래 기술로 꼽힌다. 다만 양자 실용성과 관련 연구는 아직 시작 단계다. 본격적인 상용화 단계에 이르려면 수천 큐비트를 동시에 제어할 수 있는 확장성과 정확성이 필요하다.

호스 리지는 양자 시스템 작동 시 필요한 현재의 복잡한 전자 제어 장치를 단순화한다. 고도로 통합된 단일 칩(SoC)으로 설치 시간을 단축하고, 큐비트 성능을 향상하며, 실용 수준의 과제 해결을 위해 필요한 더 많은 큐비트를 효율적으로 확장할 수 있다고 인텔은 밝혔다.

인텔의 22나노미터 FEL(FinFET Low Power) CMOS 기술로 구현한 호스 리지의 통합 SoC는 네 개의 무선 주파수(RF) 채널을 단일 장치에 통합했다. 한 개의 채널이 ‘주파수 멀티플렉싱’으로 최대 32개의 큐비트를 제어, 4개 채널로 단일 장치에서 최대 128큐비트를 제어할 수 있다고 밝혔다. 기존 양자 시스템의 복잡한 장비와 케이블을 간소화할 수 있다는 설명이다.

또한, 최적화된 멀티플렉싱 기술로 위상 변이(Phase Shift)로 인한 시스템 오류를 줄여 큐비트의 정확성과 성능을 높이고, 시스템 확장성은 높였다. 광범위한 주파수 대역으로 ‘트랜스몬스(transmons)’로 알려진 초전도 큐비트와 스핀 큐비트를 모두 제어할 수 있는 유연성도 갖췄다는 설명이다.

짐 클라크(Jim Clarke) 인텔 랩 양자 하드웨어 총괄은 "지금까지의 양자 시스템은 제어가 복잡하고 서로 연결된 메커니즘에 둘러싸인 작은 맞춤형 시스템에서 적은 수의 큐비트로 연구를 해왔다"라며 "호스 리지는 이러한 복잡함을 크게 간소화할 수 있다. 양자 실용성에 필요한 수천 큐비트까지 확장해 체계적으로 연구하고, 미래에 상업용으로 구현 가능한 양자 컴퓨팅을 실현하도록 꾸준히 전진하고 있다"고 말했다.


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