양자얽힘연산 정확도 90% 확보…2개 논리적 큐비트 '성큼'

양자컴퓨팅 분야에서 초전도 큐비트 정보 유지시간(결맞음 시간)을 100μs(1만분의 1초) 이상 확보하는데 성공했다. 두 큐비트 간 얽힘연산에서도 99% 수준의 정확도를 달성했다. 논리적 큐비트 확보를 위한 기반은 마련된 셈이다. 과학기술정보통신부는 10일 대전 호텔 오노마에서 이같은 연구 성과를 공개하는 '양자과학기술 플래그십 프로젝트 연례 회의(애뉴얼 미팅)'을 개최한다. 행사에는 양자컴퓨팅·양자통신·양자센싱 등 3대 분야 26개 과제 연구진과 관계자 150명이 참석한다. 정부는 양자과학기술 플래그십 프로젝트 일환으로 1단계(25~29년) 총사업비 약 3604억 원을 양자컴퓨팅 7개, 양자통신 6개, 양자센싱 13개 등 총 26개 과제에 투입했다. 과제 수행 결과 양자컴퓨팅 분야에서는 초전도 큐비트의 정보 유지시간(결맞음 시간)을 100μs(1만분의 1초) 이상으로 확보했다. 2027년 목표치가 50μs였다. 2배 수준이다. 양자연산의 핵심인 두 큐비트 간 얽힘연산에서도 99% 수준의 정확도를 확인했다. 과기정통부 측은 "얽힘 연산 정확도는 양자컴퓨터 연산 오류율을 좌우하는 핵심 성능지표"라며 "오류정정 100큐비트급 초전도 양자프로세서 개발(29년 목표)의 기반기술은 확보된 셈"이라고 말했다. 양자 전문가 그룹은 이에 대해 "이같은 99% 정확도는 오류정정 임계값 수준에 해당한다. 향후 정확도를 99.99~99.9999%이상으로 올려야 한다"며 "논리적 큐비트는 큐비트 수가 커질수록 오류정정 큐비트 수도 기하급수적으로 증가한다. 오버헤드 값이 엄청 커진다"고 설명했다. 양자통신 분야에서는 원하는 시점에 얽힘을 안정적으로 만들어내는 고체 기반 양자중계기와 빛(광자)만으로 얽힘을 이어 붙일 수 있는 전광자 양자중계기 기술 개발과 양자광 변환장치 등 관련 특허출원 성과가 발표됐다. 양자중계기는 거리가 멀어질수록 손실이 커지는 양자신호를 손실 없이 연결하는 장거리 양자 네트워크의 필수 원천기술이다. 향후 분산형 양자컴퓨팅, 장거리 양자암호통신 및 양자 네트워크 등의 핵심 기반기술로 활용될 것으로 기대된다. 양자센싱 분야에서는 심자도 측정이 가능한 다이아몬드 NV센터 기반 소형 자기장 센서 개발 성과가 공개됐다. 기존 심자도 장비와 달리 NV센터 기반 센서는 상온에서 동작하고 소형화가 가능해 장비 규모와 운용 부담을 크게 줄일 수 있다. 또한 의료 분야에 활용돼 전극 부착 없이 심장의 미세한 자기장 변화를 측정, 심근허혈·부정맥 등 심장 질환을 진단할 수 있다. NV센터 기반 양자센서는 다이아몬드 속 미세 결함(질소-빈자리, NV센터)이 외부 자기장에 민감하게 반응하는 성질을 이용한 초정밀 센서를 말한다. 윤경숙 과기정통부 기초원천연구정책관은 “양자과학기술 플래그십 프로젝트는 우리나라 양자기술 경쟁력 확보를 위한 핵심 연구개발 사업”이라며, “이번 애뉴얼 미팅을 계기로 연구진 간 협력이 보다 활성화되고 7대 SEED를 견인하는 혁신적인 연구성과 창출이 가속화될 수 있도록 적극 지원해 나갈 것"이라고 밝혔다. 한편 정부는 초전도 방식 양자컴퓨터 50큐비트 시연을 이달 내 또는 다음 달 발표를 목표로 준비 중인 것으로 알려졌다.