양자 컴퓨터 개발 새 지평 열었다...'마요라나 제로 모드' 안정화 성공

양자 컴퓨터 개발의 가장 큰 난제 중 하나였던 '마요라나 제로 모드(MZM)' 안정화에 성공하며, 꿈의 양자 컴퓨터 개발에 한 걸음 더 다가섰다고 과학 뉴스 사이트 인터레스팅엔지니어링이 3일(현지시각) 보도했다.
보도에 따르면 옥스퍼드 대학, 델프트 공과대학, 아인트호벤 공과대학, 퀀텀 머신 소속 연구진은 '네이처 나노테크놀로지' 저널에 MZM의 안정성을 획기적으로 향상시킨 연구 결과를 발표하며, 양자 컴퓨팅 분야에 새로운 가능성을 열었다.


양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 풀 수 없는 복잡한 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 지녔지만, 불안정한 양자 상태 유지라는 핵심 과제에 직면해 있었다. 특히, MZM은 외부 환경의 간섭에 취약해 안정적인 구현이 어려웠다.

연구진은 '키타에프 사슬'이라는 새로운 구조를 설계해 이 문제를 해결했다. 이 구조는 하이브리드 반도체-초전도체 나노와이어 내의 양자점을 초전도체 부분으로 연결하는 방식으로, 양자 상태를 정밀하게 조작하고 MZM을 공간적으로 분리해 안정성을 극대화했다.

인터레스팅엔지니어링에 따르면 연구를 주도한 옥스퍼드 대학 재료학과 그렉 마주르 박사는 "키타에프 사슬을 확장하면 MZM 안정성이 유지될 뿐만 아니라 향상된다는 것을 입증했다"라며, "이 접근 방식을 발전시켜 더욱 확장 가능한 양자점 플랫폼을 구축할 계획"이라고 밝혔다.

연구 결과에 따르면, 키타에프 사슬을 확장할수록 MZM 안정성이 기하급수적으로 향상된다. 사슬 끝에 위치한 입자가 더욱 고립돼 외부 간섭으로부터 보호받는 원리다. 이는 대규모 양자점 배열 개발의 가능성을 열어주며, 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 필수적인 단계로 평가된다.

이번 연구는 양자 컴퓨팅뿐만 아니라, 양자 시뮬레이션, 암호화, 신소재 개발 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 맞춤형 양자 특성을 가진 새로운 소재 개발은 양자 기술의 적용 범위를 더욱 넓히고, 새로운 산업 생태계를 구축하는 데 기여할 것이다.

연구진은 "양자점 아키텍처가 더욱 발전하면 안정적이고 효율적인 양자 컴퓨팅 플랫폼을 구축할 수 있을 것"이라며, "MZM을 더 큰 양자 회로에 통합해 오류 없는 양자 컴퓨터 개발에 기여할 수 있다"라고 전망했다.

지속적인 기술 발전을 통해 대규모 오류 방지 양자 컴퓨팅이 현실화된다면, 과학, 기술, 산업 등 다양한 분야에서 새로운 혁신을 가져올 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 그 꿈을 현실로 만드는 데 중요한 이정표가 될 것이다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com