인텔, 큐텍 등과 함께 양자 상호 연결 병목현상 해결 연구성과 도출

[테크월드뉴스=서유덕 기자] 인텔은 큐텍(QuTech), 델프트 공과대학교, 네덜란드 국영 응용 과학연구소와 함께 극저온 희석냉장고에 위치한 양자 칩과 큐비트를 제어하는 복잡한 실온 전자기기 사이에 존재하는 ‘상호 연결 병목 현상’ 해결 방안에 관한 주요 연구 결과를 발표했다고 13일 밝혔다. 해당 연구 결과는 ‘네이처(Nature)’지에 게재됐으며, 인텔은 극저온 컨트롤러 칩 호스리지(Horse Ridge)로 양자 확장성 분야의 큰 과제 중 하나를 해결했다고 전했다.

양자 컴퓨팅의 주요 병목 현상은 희석 냉장고에서 극저온으로 저장된 양자 칩과 큐비트를 제어하는 실내 온도 제어 전자 장치 간 발생한다. 극저온 온도에서 제어 전자 장치를 하이파이로 작동시키는 것은 소위 ‘상호연결 또는 배선 병목 현상’을 극복하는데 핵심적인 요소이다. 인텔은 22㎚ 핀펫(FinFET) 저전력 기술을 활용해 제작한 큐비트용 극저온 제어칩 호스리지를 도입해 이런 과제를 해결하는 데 기여했으며, 2020년 호스리지 2세대 칩을 발표했다. 호스리지는 복잡한 양자 시스템 제어 배선을 간소화하기 위해 가능한 양자와 가깝게 극저온 냉장고에서 양자 컴퓨터 작동을 위한 핵심 제어 기능을 제공한다.

이번 연구 결과는 상용 CMOS 기반 극저온 컨트롤러가 실온 전자 제품과 동일한 충실도(99.7%)에서 2 큐비트 프로세서를 일관적으로 제어한다는 것을 무작위 벤치마킹을 통해 증명했다. 인텔은 무작위 벤치마킹을 통해 입증된 이번 연구 결과가 양자 제어 전자 장치를 단순화하기 위해 고도로 통합되고 확장 가능한 솔루션으로서 호스리지의 초기 목표를 입증했으며, 멀티 큐비트 알고리즘과 노이즈가 많은 중간 규모의 양자 장치에 직접 적용될 수 있다는 것을 증명했다고 언급했다.

스테파노 펠레라노(Stefano Pellerano) 인텔 랩스 수석 엔지니어는 “큐텍과 함께 진행한 이번 연구 결과는 극저온 컨트롤러인 호스리지가 여러 개의 실리콘 큐비트를 제어하면서 실온 전자 제품과 동일한 하이파이(Hi-Fi)를 달성할 수 있다는 것을 정량적으로 입증한다”며 “이런 혁신은 양자 확장성의 문제를 해결함으로써 향후 양자 제어 칩을 양자 프로세서와 완전히 통합할 수 있는 길을 열었다”고 말했다.

인텔은 향후 지속적인 연구로 컨트롤러 칩과 큐비트를 동일한 실리콘 다이 또는 패키지로 완전히 통합해 양자 확장성을 위한 새로운 방향을 제시할 것이라고 밝혔다.