유럽 연구팀, 양자 컴퓨터 오류 해결 새 장 열었다

양자컴퓨터는 꿈의 기술로 불리지만, 오류 발생 가능성이라는 난제를 안고 있다. 기존 컴퓨터와 달리 양자 상태를 복제할 수 없는 특성 때문에 오류 수정이 까다롭기 때문이다.

25일(현지시각) 과학 뉴스 사이트 인터레스팅 엔지니어링에 따르면 최근 유럽 연구팀이 이 문제를 해결할 획기적인 기술을 개발해 학계의 주목을 받고 있다. 바로 두 개의 수정 코드를 번갈아 사용하는 '이중 코드' 방식이다.

양자컴퓨터는 큐비트라는 양자 정보 단위를 사용한다. 큐비트는 0과 1의 중첩 상태를 가질 수 있어 기존 컴퓨터보다 훨씬 강력한 연산 능력을 제공한다. 하지만 외부 환경에 민감해 양자 상태를 잃기 쉽고, 이는 계산 오류로 이어진다.

기존 컴퓨터는 데이터를 복제해 오류를 수정하지만, 양자컴퓨터는 '복제 불가 정리' 때문에 큐비트를 복제할 수 없다. 이 때문에 양자 오류 정정에는 '수정 코드'라는 특수 프로토콜이 사용된다. 수정 코드는 양자 정보를 여러 큐비트에 분산시켜 오류를 감지하고 수정한다.

인터레스팅 엔지니어링에 따르면 문제는 단일 수정 코드로는 모든 유형의 오류를 처리할 수 없다는 점이다. 양자 시스템에서 발생하는 오류는 비트 플립, 위상 플립 등 다양한데, 각 수정 코드는 특정 유형의 오류에만 효과적이다. 따라서 두 가지 이상의 오류가 동시에 발생하면 시스템이 오작동할 가능성이 높아진다.

이를 해결하기 위해 유럽 연구팀은 두 개의 서로 다른 수정 코드를 전환하는 방식을 고안했다. 이들은 이온 트랩 양자컴퓨터를 사용하여 7큐비트 색상 코드와 10큐비트 코드를 번갈아 적용하며 모든 유형의 오류를 효과적으로 수정하는 데 성공했다.

연구팀은 "단일 코드는 모든 양자 게이트 연산을 완벽하게 지원하지 못한다"며 "이중 코드를 통해 비로소 오류 없는 범용 양자 컴퓨팅이 가능해졌다"고 설명했다.

이번 연구는 양자컴퓨터 개발의 핵심 과제인 오류 정정 문제에 대한 혁신적인 해결책을 제시했다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 이중 코드 기술은 양자컴퓨터의 안정성과 신뢰성을 높여 실용화를 앞당기는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.

전문가들은 이 기술이 양자컴퓨터의 활용 범위를 획기적으로 넓힐 것이라고 전망하고 있다. 신약 개발, 재료 과학, 인공지능 등 다양한 분야에서 양자컴퓨터의 잠재력이 현실화될 수 있다는 것이다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com