IBM, 모듈형 극저온 시스템 첫 실증…오류 내성 양자컴퓨터 구현 속도 낸다

IBM이 수백 개의 양자 칩을 연결할 수 있는 차세대 모듈형 극저온 시스템 실증에 성공했다. 두 개의 극저온 모듈을 하나의 초저온 환경으로 연결해 안정적으로 운영하는 데 성공하면서 오류 내성 양자컴퓨터 구현을 위한 핵심 공학 기술 확보에 한 걸음 더 다가섰다는 평가다. IBM은 두 개의 극저온 모듈(크라이오제닉 모듈)을 연결한 뒤 초저온 상태까지 냉각하는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 이번 시스템은 향후 수백 개의 양자 프로세서를 하나의 환경에서 운용할 수 있도록 설계됐으며, IBM이 2029년 공개를 목표로 추진 중인 오류 내성 양자컴퓨터 'IBM 퀀텀 스탈링'의 기반 기술로 활용될 예정이다. 이번에 구축된 극저온 모듈은 각각 높이와 폭이 2.4m가 넘는 대형 장비다. IBM은 두 모듈을 연결한 뒤 5일 이내에 액체 헬륨 수준인 4켈빈까지 냉각했으며, 최종적으로는 15밀리켈빈 이하의 초저온 환경을 구현했다. 이는 우주 심연의 온도보다 180배 이상 낮은 수준이다. 새 시스템은 확장성을 높이는 데 초점을 맞췄다. 각 모듈의 진공 챔버는 IBM이 현재 운영 중인 대표 양자 시스템 대비 최대 12배 넓은 배선 공간을 제공한다. 이를 통해 단일 모듈 내부는 물론 여러 모듈에 걸친 양자 칩 연결도 가능해진다. 특히 IBM이 개발한 'L-커플러' 기술이 핵심 역할을 한다. 이 기술은 서로 다른 양자 프로세서 간 직접 통신을 지원해 여러 개의 칩을 하나의 대형 양자컴퓨터처럼 동작하게 만든다. IBM은 이를 기반으로 향후 대규모 양자 시스템을 단계적으로 구축할 계획이다. IBM은 2027년까지 최소 1천 개의 프로그래밍 가능한 큐비트를 갖춘 양자컴퓨터 구현을 목표로 하고 있다. 프로그래밍 가능한 큐비트는 실제 연산에 활용 가능한 큐비트를 의미한다. 이를 위해 올해 안에 'IBM 퀀텀 나이트호크' 프로세서를 해당 모듈에 탑재해 성능 검증을 진행할 예정이다. 장기적으로는 'IBM 퀀텀 스탈링' 구축 시 각 극저온 모듈에 수천 개 규모의 큐비트가 탑재될 것으로 예상된다. IBM은 지난해 스탈링 개발 계획을 공개하면서 오류 내성 구현에 필요한 물리적 자원 규모를 크게 줄일 수 있는 새로운 오류 정정 코드를 발표한 바 있다. 이후 하드웨어 검증과 오류 정정 디코딩 기술 개발 등을 진행하며 로드맵을 구체화하고 있다. 제이 감베타 IBM 리서치 총괄 사장 겸 IBM 펠로우는 "산업 현장에서 오류 내성 양자컴퓨터를 활용하기 위해서는 다양한 기술적 난제를 해결해야 한다"며 "이번 극저온 모듈 연결 성공은 양자 하드웨어와 소프트웨어, 알고리즘 혁신을 가속화하는 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다. IBM은 이번 모듈형 아키텍처가 양자 기술 개발 속도를 높이는 데도 기여할 것으로 기대하고 있다. 기존 IBM 퀀텀 시스템 투의 주요 기술 요소를 새로운 구조에 적용해 각 구성 요소를 독립적으로 시험하고 개선할 수 있기 때문이다. 업계에서는 이번 성과가 단순한 냉각 기술 검증을 넘어, 향후 수천~수만 개 큐비트를 운용하는 대규모 오류 내성 양자컴퓨터 시대를 앞당기는 핵심 기반 기술이 될 것으로 보고 있다.