인텔, 큐텍과 양자 상호 연결 병목 해결 연구 성과 발표 - 아이티비즈

[아이티비즈 김문구 기자] 인텔은 큐텍, 델프트공과대학교, 네덜란드 국영응용과학연구소와 함께 극저온 희석냉장고에 위치한 양자 칩과 큐비트를 제어하는 복잡한 실온 전자기기 사이에 존재하는 ‘상호 연결 병목 현상’ 해결 방안에 관한 주요 연구 결과를 발표했다고 13일 밝혔다.

인텔은 이번 연구 결과는 연구 과학 저널 ‘네이처’지에 게재됐으며, 인텔의 극저온 컨트롤러 칩 호스리지(Horse Ridge)로 양자 확장성 분야의 큰 과제 중 하나를 해결하는 중요한 이정표를 세웠다고 밝혔다.

양자 컴퓨팅의 주요 병목 현상은 희석 냉장고에서 극저온으로 저장된 양자 칩과 큐비트를 제어하는 실내 온도 제어 전자 장치 간 발생하는 현상이다. 극저온 온도에서 제어 전자 장치를 하이파이로 작동시키는 것은 소위 ‘상호연결 또는 배선 병목 현상’을 극복하는데 핵심적인 요소이다. 인텔은 22나노미터(nm) 핀펫(FinFET) 저전력 기술을 활용해 제작한 큐비트용 극저온 제어칩 호스리지를 도입해 이러한 과제를 해결하기 위한 첫걸음을 내디뎠으며, 2020년 호스리지 2세대 칩을 발표했다. 호스리지는 복잡한 양자 시스템 제어 배선을 간소화하기 위해 가능한 양자와 가깝게 극저온 냉장고에서 양자 컴퓨터 작동을 위한 핵심 제어 기능을 제공한다.

이번 연구 결과는 상용 CMOS 기반 극저온 컨트롤러가 실온 전자 제품과 동일한 충실도(99.7%)에서 2 큐비트 프로세서를 일관적으로 제어한다는 것을 무작위 벤치마킹을 통해 성공적으로 증명했다. 이번 연구 결과는 양자 컴퓨팅을 위한 극저온 전자 분야에서 중요한 이정표를 수립했다.

인텔과 큐텍은 동일한 케이블을 사용해 두 개의 큐비트를 제어하는 주파수 다중화에 성공했다. 오늘날 각 큐비트는 큐비트 수의 증가로 확장 가능하지 않은 접근 방식인 자체 케이블에 의해 개별적으로 제어되기 때문에 이는 중요한 개념 증명이다. 호스리지는 다중화를 통해 큐비트 제어에 필요한 무선 주파수 케이블의 수를 절감함으로써 이러한 한계의 해결을 목표로 하고 있다.

스테파노 펠레라노 인텔 랩스 수석 엔지니어는 “큐텍과 함께 진행한 이번 연구 결과는 극저온 컨트롤러인 호스리지가 여러 개의 실리콘 큐비트를 제어하면서 실온 전자 제품과 동일한 하이파이를 달성할 수 있다는 것을 정량적으로 입증한다. 또한 단일 케이블을 사용해 두 개의 큐비트에 대한 주파수 다중화에 성공하며 양자 컴퓨팅의 ‘배선 과제’를 단순화하는 방법을 제시했다”며 “이러한 혁신은 양자 확장성의 문제를 해결함으로써 향후 양자 제어 칩을 양자 프로세서와 완전히 통합할 수 있는 길을 열었다”고 말했다.

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