알토대학교 물리학자 팀이 트랜스몬 큐비트에서 기록적인 밀리초 단위의 결맞음 시간을 달성하며 양자 컴퓨팅의 한계를 한층 더 끌어올렸다.
미코 뫼뵈넨(Mikko Möttönen) 교수가 이끄는 양자 컴퓨팅 및 소자(QCD) 연구팀은 에코 결맞음 시간 최대 1.06밀리초, 중앙값 0.5밀리초를 측정하는 데 성공했다. 이는 기존 과학계 기록인 0.6밀리초 수준을 크게 뛰어넘는 수치다.
측정과 분석을 담당한 박사과정생 미코 투오콜라(Mikko Tuokkola)는 "트랜스몬 큐비트의 에코 결맞음 시간을 측정한 결과, 최대 1밀리초, 중앙값 0.5밀리초에 도달했다"고 밝혔다. 연구 결과는 7월 8일 세계적 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다.
큐비트 결맞음 시간은 양자 컴퓨팅에서 매우 중요한 지표로, 양자 비트가 환경 잡음에 의해 오류가 발생하기 전까지 양자 상태를 유지할 수 있는 시간을 뜻한다. 결맞음 시간이 길수록 양자 컴퓨터는 더 복잡한 연산을 오류 없이 수행할 수 있고, 양자 오류 수정을 위한 추가 자원도 줄일 수 있어 완전한 오류 내성 양자 컴퓨팅 실현에 한 걸음 더 다가서게 된다.
이번 돌파구는 핀란드 기술연구센터(VTT)가 공급한 초전도 박막을 활용해 알토대학교 클린룸에서 제작된 고품질 트랜스몬 큐비트 덕분에 가능했다. 연구진은 전 세계 연구팀이 재현할 수 있도록 실험 방법을 상세히 문서화했다.
뫼뵈넨 교수는 "큐비트의 결맞음 시간과 충실도가 높아지면서 양자 컴퓨터가 실용화 단계에 다가서고 있다"며 "초기 응용 분야는 고차 이진 최적화 문제와 같이 짧지만 난이도가 높은 수학적 문제 해결에 있을 것"이라고 설명했다. 그는 향후 5년 내에 초기 NISQ(노이즈 중간 규모 양자) 알고리즘을 시작으로, 경미한 오류 수정이 적용된 양자 컴퓨터를 통한 산업 및 상업적 활용이 가능할 것으로 전망했다.
이번 성과는 핀란드의 국가 양자 기술 전략의 일환으로, 핀란드 양자 플래그십(Finnish Quantum Flagship) 및 핀란드 아카데미 양자기술 우수연구센터 등과 연계되어 있다. QCD 연구팀은 향후 추가적인 혁신을 가속화하기 위해 시니어 연구원 1명과 박사후 연구원 2명을 공개 채용 중이다.