"세계 최초 맞아?"…中 듀얼 코어 양자컴퓨터가 남긴 의문들

중국이 최근 세계 최초 듀얼 코어 중성원자 양자컴퓨터를 공개하며 양자컴퓨팅 경쟁에 새로운 이정표를 제시했다. 다만 핵심 성능 지표가 공개되지 않아 실제 기술 수준을 평가하기에는 아직 이르다는 지적도 나온다.

과학매체 라이브사이언스는 최근 중국이 공개한 듀얼 코어 양자컴퓨터의 의미와 한계를 짚는 분석 기사를 보도했다.

지난달 중국 현지 매체들은 중국과학원(CAS) 산하 스타트업 중커쿠위안(CAS 콜드아톰테크놀로지)이 세계 최초의 듀얼 코어 양자컴퓨터 '한위안(Hanyuan)-2'를 공개했다고 일제히 보도했다. 회사 측은 이를 확장 가능한 양자컴퓨터 구현을 위한 중요한 진전이라고 소개했다.

중국과학원 산하 중커쿠위안에서 개발한 듀얼 코어 양자 컴퓨터 한위안-2 (사진=중커쿠위안)

한위안-2는 지난해 공개된 중국 최초의 상용 중성원자 양자컴퓨터 '한위안-1'의 후속 모델이다. 기존 단일 코어 구조와 달리 두 개의 독립적인 큐비트 배열을 하나의 시스템에 통합해 안정성, 연산 효율, 오류 수정 능력을 높인 것이 특징이다.

듀얼코어 구조 채택해 효율성·안정성↑

중커쿠위안의 수석 솔루션 전문가 거구이궈는 이 시스템이 독립적으로 제어 가능한 중성원자 배열 기술을 기반으로 구축됐다고 설명했다. 장비에는 루비듐-87 원자 100개와 루비듐-85 원자 100개가 각각 별도의 배열을 구성해 총 200개의 큐비트를 제공한다. 두 배열은 각각 독립적인 양자 처리 코어로 동작한다.

그에 따르면 두 코어는 병렬로 연산을 수행해 처리 효율을 높일 수 있으며, 필요에 따라 주 코어와 보조 코어 구조로 운영돼 보다 안정적인 논리 큐비트를 생성할 수도 있다. 이러한 설계는 단일 코어 시스템이 직면했던 확장성 한계와 인접 큐비트 간 간섭 문제를 해결하기 위해 고안됐다.

듀얼 코어 구조가 주목 받는 이유는 양자컴퓨터의 고질적인 약점인 불안정성을 개선할 가능성 때문이다. 양자정보를 저장하는 큐비트는 온도 변화나 전자기 간섭 같은 미세한 외부 요인에도 쉽게 영향을 받아 계산 오류가 발생한다. 한위안-2는 시스템을 두 개의 협력 코어로 분리해 오류를 상호 보정하고 작업을 분담함으로써 이러한 문제를 줄이는 것을 목표로 한다.

중성원자 방식 채택…전력 소비 적어

한위안-2는 중성원자 방식의 양자컴퓨터다. 현재 양자컴퓨터는 크게 초전도, 광자, 중성원자 방식으로 나뉜다. 중성원자 방식은 레이저 광집게(optical tweezers)를 이용해 전하를 띠지 않는 원자를 포획·냉각한 뒤 개별 원자를 큐비트로 활용한다.

이는 IBM과 구글이 채택한 초전도 방식과 달리 절대영도에 가까운 온도를 유지하기 위한 대형 희석냉동기가 필요하지 않아 전력 소비가 상대적으로 적다. 또한 중성원자는 전기적으로 중성이라 주변 환경과의 상호작용이 적기 때문에 양자 상태가 무너지는 '양자 결어긋남(decoherence)' 현상을 줄이고 더 긴 코히런스 시간(coherence time)을 확보할 수 있는 잠재력을 갖고 있다.

회사 측은 한위안-2가 500개 이상의 광집게 배열을 사용하며 큐비트 수명을 최대 100초 수준까지 끌어올렸다고 밝혔다. 또한 캐비닛 크기의 통합형 설계와 소형 레이저 냉각 장치를 채택해 소비전력을 7kW 이하로 낮췄으며, 극저온 냉각 장비 없이 일반 실내 환경에서도 빠르게 설치•운용할 수 있다고 설명했다.