▲ 사진=픽사베이 / Gerd Altmann

국내 연구진이 양자오류 수정을 위한 핵심 기술인 ‘3차원 양자얽힘 구조’를 구현하는 데 최초 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 라영식 교수 연구팀이 실험을 통해 3차원 양자얽힘 구조를 구현해 냈다고 밝혔다.

양자컴퓨터는 기존 비트(0과 1로 정보를 표현하는 단위)를 뛰어넘어 큐비트(0과 1의 상태를 동시에 갖는 중첩 상태)를 계산의 기본 단위로 사용하는데, 각 큐비트는 서로 연관된 양자 상태를 갖는 ‘양자얽힘’ 현상을 보인다.

과학계에선 그동안 큐비트가 늘어날수록 양자 오류가 기하급수적으로 커지는 한계가 있어 양자 오류 정정 기술에 대한 연구가 활발히 진행돼 왔다.

기존에 양자얽힘 상태를 평면적으로 구현한 2차원 구조의 양자컴퓨팅으로는 양자 오류를 수정하는데 한계가 있었는데, 연구팀이 극도로 짧은 시간에 강한 빛을 방출하는 레이저 장치를 이용해 3차원 양자얽힘 구조를 구현해 낸 것이다.

구체적으로 비선형 결정에 펨토초(1천조분의 1초) 레이저를 쪼여 여러 주파수 모드에서 양자 광원을 동시에 생성, 3차원 양자얽힘 상태를 생성하는 데 성공했다.

연구팀은 3차원 구조의 각 노드(그래프의 점)를 측정함으로써 주변 양자 오류 정보를 측정할 수 있었다고 설명했다.

이번 연구 결과는 24일 국제 학술지 네이처 포토닉스 (Nature Photonics) 온라인판에 실렸다.