
노벨상 수상자 리처드 파인만(Richard Feynman)이 1981년에 처음으로 양자컴퓨터 개념을 제시한 이후, 양자컴퓨터는 연구자들에게 새로운 도전의 장을 열어주었다. '양자컴퓨터' 라는 단어를 들으면 글로벌 IT 대기업인 IBM, Google, AWS, Microsoft 등을 떠 올리게 된다.
양자컴퓨터에서 소자는 '큐비트' 양자의 중첩이나 얽힘의 결어긋남 허용을 처리하는 연산 도구 역할을 하는데, 아직 국제적으로 결정된 소자가 없어 현재도 활발한 개발이 이루어지고 있다. 양자컴퓨터는 누가 먼저 시장에서 선택을 받는지가 관건이 될 것으로 보인다. 이는 기술과 열정이 있는 스타트업에게도 기회의 장이 된다는 희망의 메세지이다. 이런 양자컴퓨터에도 단점이 있다. 이 단점을 해결하기 위한 노력이 최근의 이슈로 떠오르고 있다. 꾸준하게 발전하고 있는 이 분야에서 자리를 잡아가는 한 스타트업이 있다.
2015년 메릴랜드대, 듀크대 크리스토퍼 먼로 교수와 김정상 교수가 공동 창업한 I사가 바로 그 주인공이다. I사의 하드웨어는 먼로 교수가 개발한 기술과 김정상 교수가 개발한 이온 트랙 아키텍처 기술을 기반으로 한다.
먼로 교수는 양자정보과학 분야에서 25년간 학술연구를 진행했다. 그의 양자컴퓨팅 연구는 미국표준기술연구소(이하 NIST)에서 전임연구원으로 노벨물리학상 수상자 데이비드 윈엘란드(David Wineland)와 함께한 것이 그 시작이다. 그는 포획된 이온을 사용하여 최초의 제어 가능한 큐비트를 개발한 팀을 이끌었다. 이 '제어 가능한' 양자 논리 게이트는 대규모 포획 이온 컴퓨터를 아키텍처로 제안되었다.
먼로 교수와 김정상 교수는 대규모 연구 프로젝트에 참여하며 공식적으로 협력하기 시작했다. 이들은 2016년 '이온 트랩 양자 프로세스 확장' 논문을 사이언스지(DOI: 10.1126/science.1231298)에 발표했다. 2017년에는 IEEE International Conference on Rebooting Computing에서 '재구성 및 프로그래밍 가능한 이온 트랩 양자컴퓨터(Reconfigurable and programmable ion trap quantum computer)' 논문(DOI: 10.1109/ICRC.2017.8123665)을 발표한 바 있다. 초기화 및 계산을 위해 미세 가공된 이온 트랩과 여러 광학 및 음향 광학 시스템을 사용하여 설명했다는 것이 특징이다. 또한 이온 트랩된 시스템의 완전한 연결성을 활용하는 클라우드 API, 사용자 정의 언어 바인딩 및 양자컴퓨팅 시뮬레이터에 대해서 설명했다.
이 이후로도 그들은 최근까지 꾸준한 연구 활동을 통해 현재까지 30편 이상의 논문을 발표하고 있다.

I사의 성장은 국내 타 스타트업 기업에게 좋은 모델로 제시될 수 있다. 당장은 미래가 불확실한 상황이라고 하더라도 국내·외 다양한 연구소, 대학, 기업과 협력함으로써 기술의 발전과 비즈니스의 성공을 위해 긴 호흡으로 노력한다면 그 목표를 달성할 수 있을 것이다. 전 세계에서 활발히 연구되고 있는 양자컴퓨팅 분야에서 누가 승기를 거머쥐게될지 현재로서는 그 누구도 장담할 수 없다. 따라서 우리가 우위를 선점할 수 있도록 국가적 R&D 투자 확대와 기업의 적극적인 참여가 필요하다. 뿐만 아니라 미래의 주역이 될 청소년들이 자연스럽게 양자컴퓨팅에 관심을 갖고 익힐 수 있는 지원 정책도 필요한 시점이다.
- KOITA ReSEAT Program 김영덕 전문위원
- 저작권자 2023-11-07 ⓒ ScienceTimes
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