세계적으로 수퍼컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 양자컴퓨터(Quantum Computer)의 구현에 대한 관심이 뜨거운 가운데, 국내 연구팀이 양자컴퓨터의 구현 및 검증 방법을 해결했다.

25일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면, 이 연구원의 양자정보연구단 조영욱 박사팀은 포항공대(POSTECH) 김윤호 교수팀과 공동연구를 통해 양자컴퓨터의 연산 과정을 효율적으로 검증할 수 있는 새로운 방법을 최근 밝혀냈다.

양자역학의 불확정성 원리에 따르면 서로 양립할 수 없는 관측량들이 존재한다. 예컨대 어떤 입자의 위치와 운동량 성분의 경우 둘 모두를 동시에 측정할 수 없다. 이는 '양자측정' 행위가 양자 상태를 붕괴시키기 때문이다.

공동연구팀은 가장 일반화된 양자측정 방법에서 허용되는 약한 양자측정 기법을 통해 양자 상태를 완전히 붕괴시키지 않음으로써 양립할 수 없는 관측량들을 동시에 측정하는 데 성공했다. 

또 이 같은 양자측정 방법을 이용해 양자컴퓨터의 연산 과정을 효율적으로 검증할 수 있는 새로운 기법이 가능함을 보이고, 이를 단일광자 큐비트를 이용해 실험적으로 밝혔다. 큐비트(qubit)는 양자정보 기술에서 기본 정보 단위로 현대 정보기술의 디지털 비트(bit)에 해당한다.

이 같은 연구 결과는 양립할 수 없는 두 관측량을 동시에 측정할 수 없다는 양자물리학의 고정관념을 깼다는 점에서 의미가 적지않다. 또 새로운 융합연구 형태인 개방형 연구사업(ORP)의 일환으로 진행되고 국내 연구진 만으로 수행했다는 점에서 관심을 더한다.

조 박사는 이번 연구 성과에 대해 "양자컴퓨터 개발을 위한 기초과학 성격의 연구 결과"라면서 "양자물리학의 근본원리를 직접 응용하는 양자정보기술 전반에 활용될 수 있으며, 양자컴퓨팅 연구 기반 확보에도 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 중견연구자 지원사업으로 수행됐다. 연구 성과를 담은 논문은 자연과학 분야 국제저널 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 이달 15일자 온라인판에 실렸다.

송강섭 기자 successnews@successnews.co.kr

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