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KAIST, 세계 최초 3차원 클러스터 양자얽힘 구현

국내 연구진이 세계 최초로 3차원 클러스터 양자얽힘 상태를 실험으로 구현했다. 향후 양자컴퓨팅과 오류정정 연구에 토대를 제공할 것으로 기대된다. 이 연구는 KAIST 물리학과 라영식 교수 연구팀이 진행했다. 연구결과는 국제 학술지 `네이처 포토닉스'(2월24일자 온라인판)에 게재됐다. 참여 연구진은 3명이다. 제1저자에 물리학과 노찬 연구원(석박사통합과정), 공동 저자에 곽근희, 윤영도 연구원(석박사통합과정)이 이름을 올렸다. 연구진은 측정을 기반으로 하는 양자 컴퓨팅을 구현할 기반을 마련했다. 측정기반 양자 컴퓨팅은 특수한 양자얽힘 구조를 가진 클러스터 상태를 측정해 양자 연산을 구현하는 새로운 패러다임이다. 이 방식은 클러스터 양자얽힘 상태를 구현하는 것이 핵심이다. 범용 양자컴퓨팅을 위해 2차원 구조의 클러스터 상태가 사용된다. 하지만 양자연산에서 발생하는 양자오류를 정정할 수 있는 결함 허용 양자컴퓨팅으로 발전하려면 3차원 구조의 클러스터 상태가 반드시 필요하다. 현재 2차원 클러스터 양자 상태 연구결과는 나와 있다. 그러나, 결함을 허용하는 양자컴퓨팅에 필요한 3차원 클러스터 상태는 연구가 이루어지지 못했다. 양자얽힘 구조가 매우 복잡하기 때문이다. 연구진은 이를 구현하기 위해 펨토초 시간-주파수 모드를 제어하는 방법을 활용했다. 펨토초 레이저는 1천조 분의 1초 동안 강한 빛 펄스를 방출하는 장치다. 연구팀은 비선형 결정에 펨토초 레이저를 입사시켜 여러 주파수 모드에서 양자 광원을 동시에 생성하고, 이를 활용해 3차원 구조의 클러스터 양자얽힘을 생성하는데 성공했다. 라영식 교수는 "기존 기술로는 구현하기 어려웠던 3차원 클러스터 양자얽힘 상태를 실험실서 구현한 세계 최초의 연구 사례”라고 말했다. 라 교수는 "향후 측정 기반 양자컴퓨팅 및 결함 허용 양자컴퓨팅 연구의 발전에서 중요한 발판이 될 것”이라고 설명했다. 라 교수는 또 양자컴퓨터 상용화에 대해 "일부에서 당장 쓰일 것으로 얘기들 하지만, 학계에서 보기에는 풀어야할 문제가 아직 많이 남아있다"며 "상용화 시기를 예측하기는 어렵다"고 덧붙였다.

2025.02.25 09:07박희범 기자

KAIST 이준구 교수 "양자컴퓨팅, 양자이득 실증…2~3년 뒤 급성장"

"양자컴퓨팅 산업은 '양자이득' 실증과 함께 2~3년 내 시장이 하키스틱 모양으로 급격히 성장할 것으로 예상됩니다." 국내 1호 양자컴퓨팅 벤처기업 큐노바(Qunova Computing)를 창업한 KAIST 이준구 전기및전자공학부 교수가 지난 주 초 열린 양자기술 산업화 포럼에서 내놓은 전망이다. 양자이득은 양자컴퓨팅이 슈퍼컴퓨팅보다 빠르고 저렴하게 컴퓨팅 난제를 해결하는 성질을 의미한다. 지디넷코리아가 최근 입수한 자료에 따르면, 이 교수는 산업통상자원부 주최로 진행한 이 포럼에서 '양자기술 전반 및 산업화 전략'을 발제했다. 이 교수는 또 글로벌 시장에서 양자 컴퓨터 판매 계약이 지난해 20여 건 진행됐고, 올해는 30여 건 이상 성사될 것으로 예상했다. 이 교수는 양자이득에 대해 자신이 창업한 큐노바 예를 들었다. 세계 최초로 슈퍼컴 성능을 추월하는 양자 알고리즘 및 솔루션으로 지난해 화학분야에서 양자이득을 실현했다는 것. 실제 큐노바는 지난 해 기존 양자컴퓨터 알고리즘(VQE) 대비 1000배 이상 성능이 우수한 새로운 알고리즘(HIVQE))을 기반으로 저분자 분석 소프트웨어인 펄사(Pulsar)를 선보이고, 40큐비트 급으로 양자 이득을 구현하는데 성공했다. 현재 현대자동차, 포스코 등과 공동 연구를 진행하며 기술 적용 분야를 늘리는 중이다. 이외에 분자조각을 기반으로 양자 알고리즘을 이용한 머신 러닝 및 최적화 기술을 통해 수십억 건의 디자인을 생성하고 스크린하는 SW '밀키웨이'도 보급 중이다. 이 교수는 아쉬움도 드러냈다. 국내 양자컴퓨팅 투자는 여전히 기초 연구개발에 집중돼 있다는 것이다. 뒤집어 해석하면 산업화 투자를 촉구하는 말이다. 양자컴퓨터 상용화 시기는 다소 시간이 걸릴 지라도 양자 컴퓨팅과 소부장, SW 시장은 이미 열렸다는 입장이다. 이 교수에 따르면 하드웨어에 해당하는 양자컴퓨터 우리나라 수준은 앞서가는 IBM 등과 비교해 7~8년 정도 기술 격차가 있는 것으로 분석했다. 또 양자컴퓨팅으로 분류되는 하드웨어 시스템 및 소부장은 4~5년, SW 응용분야는 2~3년 정도의 기술격차가 날 것으로 내다봤다. "오는 2035년까지 양자 테스트베드 에코 시스템을 포함한 세계 양자기술 시장 규모는 약 1천억 달러(한화 약 144조 원)에 이를 것으로 예상합니다.“ 이 교수는 또 양자컴퓨팅 기술 산업화 투자 전략 6개를 제시했다. 이 전략에는 ▲글로벌 양자컴퓨팅 산업화 테스트베드 구축을 위한 투자 확대 ▲기초과학 투자와 차별화된 산업화 연구개발 및 제품화 투자전략 확보 ▲투자 회수율이 높은 영역 우선 발굴 투자 등을 꼽았다. 또 ▲조인트 벤처 투자 등 해외협력 ▲양자 산업화 교육 및 커리어 전환 프로그램 지원 ▲제도적 기반 마련 및 규제 완화 등이 필요하다고 강조했다. 이 교수는 "양자 컴퓨팅, 양자 암호화, 양자 센싱, 양자 이미징, 양자 통신 등은 새로운 산업 혁명의 인에이블링 기술로 다양한 분야에서 산업 혁신을 이끌어낼 잠재력을 갖고 있다"고 덧붙였다.

2025.02.17 11:13박희범 기자

KAIST 김정호 교수·SK하이닉스 이강욱 부사장, '2025 강대원상' 수상

한국반도체학술대회 상임운영위원회는 '2025년 강대원 상' 수상자로 회로·시스템 분야에 KAIST 김정호 교수, 소자·공정 분야에 SK하이닉스 이강욱 부사장을 각각 선정했다고 12일 밝혔다. 두 명의 수상자 모두 HBM 개발에 기여한 공로를 인정받았다. 시상식은 오는 13일 강원도에서 한국반도체산업협회 · 한국반도체연구조합 · DB하이텍이 공동 주관해 개최하는 '제32회 한국반도체학술대회(KCS 2025)' 개막식에서 진행된다. 강대원 상은 세계 최초로 모스펫(MOSFET)과 플로팅게이트를 개발, 반도체 기술 발전에 신기원을 이룩한 고(故) 강대원 박사를 기리기 위해 제정됐다. 이번에 수상자로 선정된 KAIST 김정호 교수는 '고대역메모리(HBM)아버지'로 불리는 인공지능 반도체 분야의 세계적 권위자다. 지난 20여 년간 HBM 관련 설계 기술을 세계적으로 주도해 왔다. HBM 실리콘관통전극(TSV), 인터포저, 신호선 설계(SI), 전력선 설계(PI) 등을 연구하며 세계적으로 연구의 독창성을 인정받고 있다. 최근에는 6세대 HBM인 HBM4를 비롯해, HBM5, HBM6와 같은 차세대 HBM 구조와 아키텍트를 주도적으로 연구하며 AI를 접목 중이다. 지난해에는 삼성전자와 공동으로 KAIST에 '시스템아키텍트대학원'을 설립했다. 또 네이버 ‧ 인텔과 협력해 KAIST에 AI 공동연구센터(NIK AI Research Center)를 설립, 운영 중이다. SK하이닉스 이강욱 부사장은 반도체 패키징 분야 최고 전문가다. 이 부사장은 TSV를 활용한 새로운 개념의 3차원 적층/집적화 기술을 개발했다. 지난 1999년 공개한 3층 구조의 CMOS 이미지 센서 및 공유 메모리 개념은 소니와 삼성 제품, 서버향 메모리 모듈, AI 데이터센터 향 HBM 제품 등에 활용 중이다. 지난 2019년엔 HBM 3세대 제품인 'HBM2E' 개발 당시 혁신적 패키징 기술(MR-MUF)로 SK하이닉스가 HBM 시장에서 우위를 선점하는데 크게 기여했다.

2025.02.12 17:47박희범 기자

맹성렬 괴짜 교수, "이번엔 UFO대신 이집트 신화 '저격'"

UFO(미확인물체) 작가로 널리 알려진 우석대학교 명성렬 교수가 이번에는 '고대 이집트 왕권 신화'(투나미스)를 출간해 화제다. 이 책은 고대 이집트 신화에 등장하는 '사자의 서((Book of the Dead)와 '피라미드 텍스트(Pyramid Texts)' 등의 의미를 현대적으로 재해석한 저서다. 맹성렬 교수는 "'피라미드 텍스트'는 죽은 왕의 장례 문서가 아니었다"며 "장례식은 새로 등극할 후계자 대관식과 병행해 치러졌다. 이집트 종교는 죽은 왕 장례보다 새 왕 대관식에 초점이 맞춰져 있다"는 독특한 해석을 내놨다. 고증을 통해 오시리스와 호루스 신화, 히에로스 가모스 의식, 그리고 왕권 정당화의 본질을 흥미롭게 풀어냈다. 맹 교수는 "단순한 역사적 사실의 나열이 아닌, 고대 이집트 종교의 철학적 깊이와 현대 문명에 미친 영향을 폭넓게 분석하려 했다"며 "집필과 연구에 12년을 쏟아 부었다"고 말했다. 이 책은 총 5부로 구성됐다. 고대 문헌과 벽화 분석, 오시리스 신화의 심층적 해석, 그리고 그리스와의 문화적 연결성을 찾아가려 애썼다. 특히, 오시리스와 호루스 신화를 중심으로 파라오의 권력이 신적 정당성을 얻는 과정을 통해 고대 왕권의 상징적 재현과 의식의 본질을 생생히 드러낸다. 맹 교수는 "참고 문헌만 130여 페이지에 이르는 검증된 이집트 신화 해설서"라며 "논리적으로 완결성을 갖추려 애썼다"고 덧붙였다. 저자인 맹성렬 교수는 서울대 물리학과를 졸업한 후 KAIST에서 석사학위를 취득했다. 영국 케임브리지대학에서 전기전자공학 박사 학위를 받았다. 35년간 냉인류 문명사 미스테리를 탐구해온 괴짜 과학자이다. 우석대학교에서 전기전자공학과, 전기자동차공학부, 교육 및 문화콘텐츠 개발학과, 심리운동학과에서 강의 중이다. 한국 UFO연구협회 회장을 역임하고, 현재 한국 미확인공중현상(UAP)학회장 및 한국 미스터리 협회장으로 활동 중이다. 저서로 '지적 호기심을 위한 미스터리 컬렉션', '아담의 문명을 찾아서', '과학은 없다', 'UFO 신드롬', '초 고대 문명(상·하)', '오시리스의 죽음과 부활', '피라미드 코드', 'UFO(우리가 발견한 것이 아니다. 그들이 찾아오는 것이다)' 등이 있다.

2025.01.25 20:39박희범 기자

美 타임지가 선정한 이교구 교수, 韓 SW 기업 대표 100명에게 건넨 말은?

이교구 서울대학교 교수가 한국소프트웨어산업협회(KOSA)의 지원으로 인공지능(AI) 음성 기술의 미래를 제시하며 콘텐츠 제작 과정의 혁신 가능성을 증명했다. KOSA는 22일 서울 삼정호텔에서 주요 소프트웨어 기업 대표와 임원 100여 명이 참석한 가운데 '제29회 런앤그로우 포럼'을 성황리에 마무리했다. 이날 행사에서 이교구 교수는 '콘텐츠를 위한 생성형 인공지능 : 영향과 응용사례'라는 주제로 강연을 진행했다. 이 교수는 AI 음성 전문기업 수퍼톤의 공동 창업자이자 대표로, 지난해 타임지가 선정한 '2024년 가장 영향력 있는 AI 100인'에 한국인으로 유일하게 이름을 올린 인물이다. 그는 이번 강연에서 AI 음성 합성 기술이 음악, 영화, 애니메이션, 게임 등 콘텐츠 전반에 미칠 혁신적 영향을 구체적으로 설명했다. 특히 이날 소개된 '낸시' 모델은 음성을 음색, 발음, 음고, 강세로 분해하고 재구성하는 기술이다. 이 기술은 배우의 고유한 음색을 유지하면서 다양한 언어로 자연스러운 더빙을 가능하게 해 영화와 같은 콘텐츠 제작에 큰 변화를 예고하고 있다. 또 '보이스 디자인' 기술도 주목을 받았다. 이 기술은 나이와 성별을 자유롭게 제어하며 이론적으로 무한한 목소리를 창출할 수 있다. 이 교수는 청중에게 실제 사례를 통해 직접 시연해 높은 호응을 얻었다. KOSA는 이번 포럼의 성공에 힘입어 다음 '런앤그로우' 포럼을 오는 3월 26일 개최할 예정이다. 구체적인 일정은 KOSA 공식 홈페이지를 통해 공지된다. 조준희 KOSA 회장은 "AI 기술이 콘텐츠 산업을 중심으로 사회 전반에 큰 변화를 가져올 것으로 기대된다"며 "앞으로도 국내 AI 기술의 혁신을 위한 장을 지속적으로 마련하겠다"고 말했다.

2025.01.22 11:16조이환 기자

우주청, 항우연 원장에 이상철 교수· 천문연 원장에 박장현 책연 선정

한국항공우주연구원 원장에 이상철 항공대 교수, 한국천문연구원 원장에 박장현 책임연구원이 각각 선임됐다. 우주항공청은 한국항공우주연구원과 한국천문연구원 이사회를 각각 열어 이들을 기관장으로 선임했다고 17일 밝혔다. 이번에 선임된 이상철 신임 원장은 서울대 항공공학과를 나와 미국 텍사스 A&M 대학에서 항공우주공학 전공으로 박사학위를 받았다. 이 신임 원장은 삼성항공연구소 선임연구원을 시작으로 한국항공우주산업(KAI) 부장, 항공우주체계시험인증연구센터장을 지냈으며, 현재 한국항공우주학회 제36대 회장으로 활동하며, 한국항공대 항공우주및 기계공학부 교수로 재직 중이다. 대통령 직속 국가우주위원회 위원이기도 하다. 박장현 신임 원장은 연세대 천문학과를 나왔다. 한국천문연구원에서 책임연구원으로 재직 중이다. 우주천문연구부장과 우주위험감시센터장을 역임했다. 현재 한국우주과학회 부회장을 역임했다. 한편 한국항공우주연구원장은 지난 해 3월, 한국천문연구원장은 지난해 4월 각각 임기가 만료됐다. 이들 기관 새 기관장 선임 절차를 지난 해 8월 시작했다. 5개월이 걸렸다.

2025.01.17 17:48박희범 기자

KAIST 초세대협업연구실 3곳 추가 개소…7년만에 12개 보유

KAIST가 7일 '초세대 협업연구실' 3곳을 추가 개소했다. '초세대 협업연구실'은 지난 2018년 첫 오픈 이후 현재까지 총 12개가 됐다. '초세대협업연구실'은 KAIST가 원로 교수와 신진교수의 연구역량 연결 및 지원을 위해 만든 자체 시스템이다. 선발은 BFO(최고,최초,유일)추천위원회 추천과 공개 공모 절차를 거쳐야 한다. 선정된 연구실에는 매년 적게는 5천만 원에서 최대 1억 원까지 5년간 지원한다. 이번에 현판식을 가진 협업연구실은 ▲전기및전자공학부 유회준 교수의 '차세대 인공지능 반도체 시스템 연구실' ▲화학과 김상규 교수의 '분자분광학 및 화학동역학 연구실' ▲전산학부 문수복 교수의 '첨단 데이터 컴퓨팅 연구실'이다. 이들은 선발과정에서 2대1의 경쟁을 거쳤다. '차세대 인공지능 반도체 시스템 연구실'에는 김주영 교수가 참여, 초세대협업연구실을 운영한다. 연구목표는 심층 신경망 및 생성형AI 등 뇌 모방 인공지능 알고리즘을 포함한 차세대 인공지능반도체 설계기술을 체계적으로 협업 및 전수를 통해 핵심기술을 집대성하고, 연구개발 산출물의 활용 가능성을 타진할 예정이다. '분자분광학 및 화학동역학 연구실'은 김태규 교수가 참여해 운영한다. 추후엔 분광학 및 동역학 분야 신임 교수도 합류할 계획이다. 이들은 화학반응을 양자역학적 관점에서 들여다보고, 화학반응 원리를 기반으로 신물질 설계를 추진한다. '첨단 데이터 컴퓨팅 연구실'에는 차미영 교수와 문화기술대학원 이원재 교수가 참여하기로 했다. 연구목표는 온라인상에서 발생하는 부정적인 영향에 대한 분석과 이해를 높이고, 감정과 도덕을 활용한 혐오 전조 탐지 모델을 개발할 계획이다. 한편 이날 현판식은 KAIST 이광형 총장과 이상엽 연구부총장 등 주요 보직자들이 참석했다.

2025.01.07 15:54박희범 기자

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