8큐비트 양자칩 시연하는 ETRI 연구팀. 한국전자통신연구원 제공한국전자통신연구원(ETRI)은 광자(빛의 최소단위) 8개를 제어할 수 있는 8큐비트 양자 칩을 개발했다고 4일 밝혔다.
ETRI 연구팀은 이 가운데 광자 6개에 의해 일어나는 6큐비트 양자 얽힘 현상을 확인했는데, 광반도체(실리콘 포토닉스) 분야에서는 세계 최초다.
광자 입자 둘 이상이 연결되면 거리와 상관없이 서로 연관된 양자 상태를 갖는 현상을 양자 얽힘이라고 한다. 양자컴퓨터는 양자 상태에서 0과 1이 중첩되거나 얽히며 정보를 표현할 수 있는 단위인 '큐비트'(Qubit)를 사용, 기존 비트(0과 1로 정보를 표현하는 단위)의 한계를 뛰어넘는 성능을 갖는다.
초전도체, 이온, 원자, 양자점, 다이아몬드 등 다양한 방식의 양자컴퓨터가 있지만, 광자 기반 양자컴퓨터는 상온에서도 동작할 수 있고 빠른 속도와 낮은 오류율 등의 장점 덕분에 세계적으로 연구가 활발히 진행되고 있다.
연구팀은 10㎜X5㎜ 크기의 8큐비트 칩에 광자생성기, 위상변조기, 스위치 등 광학소자를 구현, 빛의 경로를 조절해 양자 상태를 측정하는 데 성공했다.
특히 고전물리학으로는 설명되지 않는 '홍오우만델'(Hong-Ou-Mandel·두 개의 광자가 교차점에서 만나 서로 갈라지지 않고 맞물려 간섭하는 현상) 효과도 확인했다.
연구팀은 올해 안에 16큐비트 칩 개발에 도전할 계획이다.
이종무 책임연구원은 "양자컴퓨터 구현을 위해서는 노이즈를 없앨 수 있는 양자 얽힘 덩어리인 '논리 큐비트' 상태를 만드는 것이 중요하다"며 "광자 기반 양자컴퓨터 상용화를 위한 추가 연구를 이어 나가겠다"고 말했다.