후지쯔, 256큐비트 양자컴퓨터 개발…"내년 1천 큐비트 목표"

후지쯔(Fujitsu)가 일본 이화학연구소(RIKEN)와 공동으로 256큐비트 초전도 기반 양자컴퓨터 개발에 성공했다. 이를 기반으로 내년에 1천 큐비트 규모의 양자컴퓨터를 선보일 예정이다. 후지쯔는 256큐비트 초전도 양자컴퓨터를 완성해 하이브리드 양자 컴퓨팅 플랫폼에 통합했다고 23일 밝혔다. 이 시스템은 단일 칩 기반으로 세계 최고 수준의 큐비트 집적도를 구현했으며 실사용 환경에 투입 가능한 점에서 실용화 측면에서도 중요한 의미를 가진다고 후지쯔 측은 설명했다. 256큐비트 시스템은 후지쯔가 운영 중인 하이브리드 양자컴퓨팅 플랫폼에 통합돼 기업 및 연구기관의 실제 응용 연구에 바로 투입될 예정이다. 해당 플랫폼은 기존 64큐비트 양자컴퓨터 및 40큐비트 시뮬레이터와 병행해 작동하며 클라우드 프론트엔드를 통해 양자-고전 하이브리드 연산을 지원한다. 플랫폼은 병렬 회로 실행을 통한 처리량 향상, 노이즈 감소를 위한 오류 억제 및 보정, 문제 분할, 양자 회로 절단 기술 등을 통해 복잡한 계산 문제를 해결할 수 있는 기반을 제공한다. 이번 개발은 후지쯔-이화학연구소 공동 협력센터의 연구 성과다. 일본 문부과학성(MEXT)의 지원을 받은 이 센터는 2021년 출범 이후 2025년 3월까지 1단계 협력을 진행했으며 4월부터 2단계에 돌입했다. 주요 목표는 1천큐비트급 양자컴퓨터의 핵심 기술 확보와 응용 연구 확대다. 이를 바탕으로 후지쯔는 2026년 회계연도 내 1천 큐비트 시스템을 공개할 계획이다. 이 시스템은 현재 건설 중인 후지쯔 테크놀로지 파크 내 신규 시설에서 개발되고 있으며 향후에는 이를 초과하는 고큐비트 시스템 개발도 이어질 예정이다. 특히 완전 오류 보정(Fault Tolerant Quantum Computing)을 지원하는 시스템 구축을 목표로 하고 있다. 이를 바탕으로 한 논리 큐비트 구현과 논리 양자 게이트 연산 등 오류 보정 실험도 256큐비트 시스템을 통해 본격 진행할 계획이다. 이번에 개발된 256큐비트 시스템은 동일한 냉각 용량을 유지하면서도 4배 높은 컴포넌트 밀도를 달성한 것이 특징이다. 후지쯔는 이를 위해 3차원 접속 구조를 채택하고 고효율 열 설계와 고집적 패키지 기술을 새롭게 도입했다고 밝혔다. 후지쯔는 성능 향상을 위해 패키지 크기와 배선 수를 대폭 확대해 칩 설계도를 개선했다고 설명했다. 큐비트 칩 크기는 20mm에서 36mm로, 패키지 지름은 111mm에서 120mm로 증가했다. 전송 케이블 수는 기존 80개에서 320개로 4배 늘었고 전체 패키지 높이는 363mm에서 438mm로 확장됐다. 또 레이저 미세가공 기술을 도입, 공정 전 4.1%였던 저항 변동 계수(CV)를 공정 후 0.6%로 낮췄다. 이에 따라 전체 가공 시간도 기존 대비 3분의 1로 단축됐다. 후지쯔는 이번 256큐비트 시스템을 올해 1분기부터 하이브리드 양자 플랫폼을 통해 외부 고객에게 제공하고 있다. 고객사는 후지쯔와 공동으로 재료 설계, 약물 발견, 금융 시뮬레이션 등 양자 응용기술 개발에 나설 수 있다. 연구팀은 "이번 발표는 초전도 양자 컴퓨터의 실용화와 복잡한 문제들을 해결할 수 있는 잠재력을 끌어내기 위한 또 다른 중요한 단계를 의미한다"고 이번 성과를 설명했다.