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'하이브리드 양자컴퓨팅'통합검색 결과 입니다. (2건)

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한·미, 세상에 없는 기술…자석으로 양자컴퓨팅 첫 성공

한-미 연구진이 자석을 이용한 양자컴퓨팅 핵심 기술을 처음 실증했다. KAIST(총장 이광형)는 물리학과 김갑진 교수 연구팀이 미국 아르곤 국립 연구소 및 일리노이대 어바나-샴페인(UIUC)과 '광자-마그논 하이브리드 칩'을 개발해 자성체에서 다중 펄스 간섭 현상을 실시간으로 구현하는 데 세계 최초로 성공했다고 6일 밝혔다. 연구팀은 '빛'과 '자석 내부의 진동(마그논)'이 함께 작동하는 특수한 칩을 개발했다. 이 칩은 멀리 떨어진 자석 사이에서 신호(위상 정보)를 전송하고, 여러 개의 신호가 서로 간섭하는 현상을 실시간 관측하고 조절이 가능하다. 김갑진 교수는 "자석이 양자 연산의 핵심 부품으로 활용될 수 있다는 것을 보여준 세계 최초의 실험"이라며 "자성체 기반 양자컴퓨팅 플랫폼 개발의 중요한 전환점이 될 것"으로 기대했다. 자석 N극과 S극은 원자 내부에 존재하는 전자 스핀(spin)에서 나오는데, 여러 원자가 모였을 때 나타나는 스핀들의 집단적인 진동 상태를 마그논이라고 한다. 마그논은 정보를 한쪽으로만 전달하는 비상호성 특성이 나타난다. 이는 양자 노이즈 차단을 통한 소형 양자 칩 개발에 응용된다. 광 및 마이크로파와 동시에 결합할 수 있어 양자 정보를 수십 km 거리로 전송하는 양자 통신 소자로도 응용 가능하다. 또한, 특수한 자석 물질인 반강자성체를 이용하면 양자컴퓨터 작동 주파수를 훨씬 빠른 테라헤르츠(THz) 대역으로 높여 현재 양자컴퓨터 하드웨어 한계를 뛰어 넘을 수 있다. 복잡한 냉각 장비 없이도 상온에서 작동하는 양자컴퓨터의 개발이 가능하다는 의미다. 그러나, 마그논을 기반으로 한 양자컴퓨팅과 통신 시스템 전반의 구현에 필요한 이 모든 기술을 실현하기 위해서는 마그논 위상 정보, 즉 마그논 파동이 언제부터 시작되고 움직이는지에 대한 정보를 실시간으로 전송 및 측정하고, 그것을 제어하는 기술이 필수적이었다. 김갑진 교수 연구팀이 이 문제를 해결한 것. 연구팀은 작은 자석 구슬인 이트륨 철 가넷(YIG) 2개를 12㎜간격으로 배치하고, 그 사이에 구글, IBM 등의 양자컴퓨터에서 사용되는 회로인 초전도 공진기를 설치해 한쪽 자석에 신호(펄스)를 넣어서 다른 자석까지 정보가 잘 전달되는지를 측정했다. 이 결과, 수 나노초(ns) 길이의 아주 짧은 하나의 펄스부터 최대 네 개의 마이크로파 펄스를 입력하였을 때 그로 인해 생기는 자석 내부의 진동(마그논)이 초전도 회로를 통해 멀리 있는 다른 자석까지 손실 없이 전달되는 것을 확인했다. 여러 펄스 사이에 간섭을 일으켰을 때 각각의 위상 정보를 유지하며 신호가 예측대로 보강 또는 상쇄되는 것(결맞음 간섭 현상)을 실시간 도메인에서 관측하는 데도 성공했다. "마그논 양자상태서 자유롭게 제어 가능 김갑진 교수는 "여러 펄스(신호)의 주파수와 이들 간의 시간 간격을 조절해 자석 안에 생기는 마그논의 간섭 패턴을 임의로 제어할 수 있음을 입증했다"며 "전기 신호 입력을 통해 마그논 양자 상태(위상 정보)를 자유롭게 제어할 수 있음을 의미한다"고 설명했다. 김 교수는 "이 연구는 양자 정보 처리 분야에서 필수적인 여러 신호(다중 펄스)를 활용한 양자 게이트 연산이 자성체-초전도 회로 하이브리드 시스템에서도 구현될 수 있다는 것을 보여줬다"며 "자성체 기반 양자 소자가 실질적으로 양자컴퓨팅에 활용될 수 있는 가능성을 열어준 것"이라고 부연설명했다. 자성체-초전도 회로 하이브리드 시스템은 자성체의 마그논과 초전도 회로를 결합, 서로의 장점을 살린 새로운 양자 연산 시스템이다. 김 교수는 "'세상에 없는 기술을 제안하라'는 KAIST 글로벌 특이점 연구사업에' 자석으로 양자컴퓨터를 개발할 수 있을까?라는 다소 엉뚱하지만 모험적인 아이디어를 제안하며 연구가 시작됐다"고 말했다. 연구는 물리학과 송무준 박사후연구원이 제1 저자로 참여했다. 미국 아르곤 국립 연구소 이 리(Yi Li) 박사, 발렌틴 노보사드 박사, 일리노이 주립대학교(UIUC)의 악셀 호프만 교수 연구팀이 참여했다. 연구결과는 국제 학술지 '엔피제이 스핀트로닉스'와 `네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.

2025.05.06 11:05박희범

SDT-애니온, 합작법인 내달 설립…"엔비디아 슈퍼칩과 연동한 20큐비트 시스템 첫 생산"

SDT가 애니온과 손잡고, 엔비디아 슈퍼칩과 연동한 20큐비트 시스템 생산에 들어갈 전망이다. 양자표준기술 전문기업 SDT(대표 윤지원)는 세계적인 양자 컴퓨팅 선도기업 애니온 테크놀로지스(Anyon Technologies)와 초전도 양자 컴퓨터 구축을 위한 합작법인(JV)을 올해 말까지 설립하기로 했다고 19일 밝혔다. 양사는 각사의 기술 IP와 인프라를 결합, 글로벌 시장을 선도할 완성형 양자 컴퓨터 솔루션을 개발할 계획이다. 이를 한국을 포함해 중동과 동남아시아 등 아시아 전역에 공급할 계획이다. 이번에 국내에 설립할 JV는 SDT의 생산 시설과 인프라를 활용해 QPU(양자처리장치, Quantum Processing Unit)를 제외한 모든 양자 컴퓨팅 부품의 제조와 조립을 진행한다. 윤지원 대표는 "한국을 중심으로 안정적인 공급망과 제조 체계를 구축해 나가기로 했다"며 "내년 초전도 양자컴 전체 시스템 1대 이상, 양자 냉동기 3대 이상 시범 생산 뒤 본격 양산에 들어간다"고 말했다. SDT가 초전도 양자컴퓨터 제조· 조립· 설치 전과정 "책임" 애니온 테크놀로지스는 지난 2021년부터 대규모 하이브리드 양자-고전 컴퓨팅 환경에서 최고의 확장성과 성능을 발휘하는 고성능 초전도 양자 프로세서와 온칩 제어 기술, 마이크로파 양자 네트워킹 구조 등 다양한 첨단 양자 기술을 개발해 왔다. 애니온은 초전도 기반 양자 컴퓨팅 분야에서 독점적인 IP도 보유했다. 특히 양자 냉동장치인 '희석냉동기'(Dilution Fridge)와 QPU 제작에 강점이 있다. 20큐비트 QPU 생산은 물론 100큐비트, 1000큐비트로 확장 가능한 큐비트 아키텍처를 보유했다. 애니온은 이번 JV설립을 통해 '희석냉동기' IP를 SDT에 독점 공급하기로 했다. 또 20큐비트 QPU의 생산 및 납품을 담당할 예정이다. SDT는 애니온 테크놀로지스 IP와 SDT 하드웨어/소프트웨어 역량을 결합, 초전도 양자 컴퓨터의 제조, 조립, 설치 전 과정을 책임진다. 특히, 양사의 이번 JV 첫번째 생산 제품은 NVIDIA의 그레이스 호퍼 슈퍼칩(Grace Hopper Superchip)과 연동하는 20큐비트 시스템을 생산할 계획이다. 양사는 이번 JV 설립을 계기로 아시아 내 양자 컴퓨팅 분야에서 유일하고 강력한 협력모델을 제시할 수 있을 것으로 기대했다. 윤지원 대표는 "애니온 큐비트의 확장 가능성과 QPU간 네트워크 기술은 향후 큐비트 규모 확장에 빠르게 대응하며 진정한 양자 인터넷으로 나아가는 길을 선도할 것"으로 내다봤다. 향후 IP와 확장성 지원을 담당하는 애니온 테크놀로지스는 차세대 양자연산 및 머신러닝 IP 개발 등 소프트웨어 영역에서의 혁신을 주도할 계획이다. 또 계측장비를 비롯한 생산 인프라와 산업적 기반을 제공하는 SDT는 양자 컴퓨팅 및 하이브리드 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야에서 기술력을 더욱 강화, 확대해 나갈 계획이다. 양사는 공동 영업 마케팅 진행을 통해 아시아 시장을 비롯한 글로벌 양자 컴퓨팅 시장에서의 입지를 넓혀 나갈 방침이다. 윤지원 대표는 “이번 합작법인 설립은 SDT와 애니온 테크놀로지스가 초전도 양자 컴퓨팅 분야에서 아시아를 넘어 글로벌 리더십을 확립하는 기틀을 마련하였다는 점에서 의미가 크다"고 말했다. 윤 대표는 “애니온 테크놀로지스의 독창적 IP와 기술을 바탕으로 아시아 지역 내 초전도 양자 컴퓨터의 상용화를 위한 모든 제조와 공급 과정을 선도해 나갈 것"이라고 덧붙였다. 애니온-SDT, 엔비디아 쿠다 플랫폼 한국·싱가포르서 첫 도입 한편, 애니온 테크놀로지스의 양자 컴퓨팅 시스템은 NVIDIA의 CUDA-Q 플랫폼과의 연동으로 하이브리드 양자-고전 컴퓨팅(hybrid quantum-classical computing) 영역을 선도하고 있다. 특히, 금융 서비스부터 AI에 이르는 다양한 분야 혁신을 이끌 것으로 주목받고 있다. 애니온 테크놀로지스과 NVIDIA의 하이브리드 양자 컴퓨팅 플랫폼의 첫 번째 도입은 SDT와의 협력을 통해 싱가포르와 한국에서 이루어질 예정이다. 윤지원 대표는 "SDT는 솔루션 구현 및 양산을 위한 제조 전문성을 제공, 사용자들에게 세계 최고 수준의 컴퓨팅 솔루션을 제공하고 향후 하이브리드 시스템의 확장에도 기여해 나갈 방침"이라고 강조했다.

2024.11.19 10:37박희범

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