KIST, 양자컴퓨터 구현 방법 찾아냈다

양립할 수 없는 관측량 동시 측정

국내 연구진이 양자 컴퓨터의 구현 방법과 연산 과정이 검증 방법을 찾아냈다.

한국과학기술연구원(KIST)은 양자정보연구단 조영욱 박사팀이 새로운 융합연구 형태인 개방형 연구사업(ORP) 일환으로 포항공대 김윤호 교수팀과 공동연구를 통해 양자컴퓨터의 연산과정을 효율적으로 검증할 수 있는 새로운 방법을 구현했다고 22일 밝혔다.

KIST는 ORP 사업을 통해 양자정보 분야의 국내외 최고 수준의 전문가들로 컨소시움을 구성하고 양자컴퓨팅 연구를 수행하고 있다. 연구 결과는 KIST 양자컴퓨팅 개방형 융합연구사업(ORP)을 통해 구성된 국내 연구진만으로 수행된 결과라는 점이 주목된다.

연구 결과는 양립할 수 없는 두 관측량을 동시에 측정할 수 없다는 양자물리학의 고정관념을 깨고 두 관측량을 동시에 측정 가능함을 보였다.

또 이를 활용해 양자연산 과정을 효율적으로 검증할 수 있는 방법을 찾았다.

양자역학에서 잘 알려진 불확정성 원리에 따르면 서로 양립할 수 없는 관측량들이 존재한다. 대표적인 예로 어떤 입자의 위치와 운동량 성분의 경우 둘 모두를 동시에 측정할 수 없다는 뜻이다.

이는 ‘양자측정’의 행위가 양자상태를 붕괴시키기 때문인데, 이번 연구에서는 가장 일반화된 양자측정 방법에서 허용되는 약한(weak) 양자측정기법을 통해 양자상태를 완전히 붕괴시키지 않고 양립할 수 없는 관측량들을 동시에 측정하는데 성공했다.

또한 이같은 양자측정방법을 이용해 양자컴퓨터의 연산과정을 효율적으로 검증할 수 있는 새로운 기법이 가능함을 보이고 이를 단일광자 큐비트를 이용해 실험적으로 규명했다.

조영욱 KIST 박사는 “최근 최첨단 미래기술 중 하나인 양자정보기술은 전 세계적으로 관심이 증대되고 있다”면서 “연구결과는 양자컴퓨터 개발을 위한 기초과학 성격의 연구 결과로, 양자물리학의 근본원리를 직접 응용하는 양자정보기술 전반에 활용될 것으로 전망된다”고 말했다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST ORP, 한국연구재단 중견연구자 지원사업으로 수행됐다. 연구결과는 자연과학분야의 국제학술지인 ‘Nature Communications’ 15일자 온라인에 게재됐다.