스마트폰처럼 만든 양자컴퓨터…英, 세계 최초 실리콘 양자컴퓨터 공개

영국의 퀀텀모션이 기존 컴퓨터 제조 방식을 그대로 활용한 세계 최초의 실리콘 기반 양자컴퓨터를 선보였다. 일반 반도체처럼 대량 생산과 산업적 응용이 가능하다는 점에서 주목받고 있다. 퀀텀모션은 16일 표준 300mm 실리콘 CMOS 공정으로 구현한 양자컴퓨터를 영국 국가양자컴퓨팅센터(NQCC)에 설치했다고 공식 홈페이지를 통해 밝혔다. 그동안 양자컴퓨터는 초전도체, 이온 트랩, 광자 등 특수한 실험 장비와 복잡한 물리 구조를 필요로 해 왔다. 반면 퀀텀모션이 개발한 시스템은 스마트폰이나 CPU를 제작할 때 사용하는 표준 반도체 공정(CMOS)을 그대로 적용한 것이 특징이다. 이번에 공개된 양자컴퓨터는 기존 양자 시스템과 달리 스마트폰이나 일반 CPU를 제작할 때 사용되는 300mm 웨이퍼 기반의 표준 실리콘 공정으로 만들어진 것이 특징이다. 초전도체나 이온 트랩, 광자 등 특수 물리 기반이 아닌, 대중화된 반도체 공정으로 제작된 최초의 양자 시스템이다. 현재 대부분의 디지털 전자기기는 CMOS 공정을 통해 생산된다. 이 기술은 저전력, 고집적, 고속 처리가 가능해 지난 수십 년간 디지털 혁명을 이끈 핵심 기반 기술로 평가받는다. 퀀텀모션은 이 CMOS 공정을 그대로 활용해 양자컴퓨터의 핵심 부품인 큐비트를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 특히 전자의 스핀(Spin)을 기반으로 한 큐비트를 실리콘 트랜지스터 구조에 통합해 기존 반도체와 유사한 구조와 동작 원리를 지닌 새로운 양자칩을 개발했다고 설명했다. 이를 통해 양자컴퓨터 역시 기존 반도체처럼 대량 생산과 상업적 활용이 가능한 기술로 진화할 수 있음을 보여줬다는 것이 퀀텀모션 측의 설명이다. 이번 시스템은 연산용 양자 프로세서(QPU) 외에도 제어 전자장치와 소프트웨어 인터페이스까지 통합된 풀스택 구조를 갖췄다. IBM의 키스킷(Qiskit)이나 구글의 써크(Cirq) 등 산업 표준 양자 프레임워크와도 호환되며 전체 시스템은 19인치 표준 랙 3개 분량으로 구성돼 일반 데이터센터 환경에서도 운용할 수 있다. 퀀텀모션은 이번 기술 발표를 통해 양자컴퓨터가 더 이상 실험실 속 기술이 아니라, 기존 반도체 산업의 틀 안에서 확장성과 실용성을 갖춘 차세대 컴퓨팅 기술로 자리 잡을 수 있다는 가능성을 보여줬다고 강조했다. 회사 측은 향후 수백만 큐비트까지 확장 가능한 구조를 기반으로 10년 이내 상용 양자컴퓨터 시장 진입을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 제임스 팔레스딤목 퀀텀 모션 최고경영자(CEO)는 "이번 발표는 양자컴퓨팅의 실리콘 모먼트"라며 "세계에서 가장 확장성 높은 기술인 표준 실리콘 공정을 활용해 대량 생산 가능한 견고하고 실용적인 양자컴퓨터를 구현할 수 있음을 보여준 것"이라고 강조했다. 영국 국가양자컴퓨팅센터(NQCC)는 이번에 설치된 시스템을 '양자컴퓨팅 테스트베드 프로그램'의 일환으로 운용할 예정이다. 이 프로그램은 서로 다른 양자 하드웨어 플랫폼을 도입해 성능과 활용 가능성을 비교·평가하는 프로젝트다. NQCC는 향후 이 시스템을 통해 실리콘 아키텍처가 실제 산업·과학 응용과 어떻게 연결될 수 있는지를 평가할 계획이다. 양자 시뮬레이션, 최적화, 머신러닝 등의 문제에 대해 시스템 성능을 검증하고, AI 기반 자동 보정 기술과 제어 효율성 등도 실험할 예정이다. NQCC의 마이클 커스버트 소장은 "이번 시스템은 실리콘 아키텍처가 실제 응용과 어떻게 연결되는지를 확인할 수 있는 중요한 전환점"이라고 평가했다.