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일 도쿄대연구팀, 양자컴퓨터 가능케할 핵심기술 개발

입력 2017.01.04. 15:07
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'양자텔레포테이션' 무제한 일으키는 기술"..양자컴퓨터 실용화의 큰 장벽 제거

(서울=연합뉴스) 이해영 기자 = 일본 도쿄(東京)대학 연구팀이 꿈의 초고속 컴퓨터로 불리는 '양자컴퓨터'를 실현하는데 필요한 정보의 순간이동을 무제한 반복할 수 있는 기술개발에 성공했다고 NHK가 4일 보도했다.

이들의 연구성과는 현재의 슈퍼컴퓨터로 몇천 년이나 걸릴 극단적으로 복잡한 계산도 몇 시간 만에 해내는 양자컴퓨터 개발에 꼭 필요한 '양자텔레포테이션'(양자전송)과 관련된 것으로 알려졌다.

이번 연구를 주도한 후루자와 아키라(古澤明) 교수는 캘리포니아 공대(캘텍) 객원연구원이던 1998년에 서로 떨어져 있는 2개의 양자 사이에 정보가 순간적으로 전달되는 '양자텔레포테이션'이라는 현상을 일으키는데 세계에서 처음으로 성공, 주목을 받은 인물이다.

NHK에 따르면 후루자와 교수팀은 양자텔레포테이션을 일으키는 실험장치 일부에 특수한 방안을 적용, 정보가 순식간에 전달되는 관계에 있는 양자를 무제한 만들어내는 기술개발에 성공했다.

양자텔레포테이션과 관련해서는 그동안 정보가 순식간에 전달되는 관계에 있는 양자를 연속적으로 만들어내는 횟수를 늘리는 게 과제로 지적됐다. 도쿄대연구팀의 새로운 기술개발로 양자컴퓨터 개발의 큰 장벽 하나가 제거된 셈이다.

예를 들어 100억 가지의 조합이 있는 문제를 풀 경우 현재의 슈퍼컴퓨터는 최소한 100억 번 계산을 반복해야 한다. 이에 비해 같은 계산에 양자텔레포테이션 기술을 이용하면 동시에 100억 가지의 계산을 할 수 있다.

연구팀은 실험에 성공한 새로운 기술을 이용해 올부터 대규모 계산을 정확하게 하기 위한 연구를 본격화할 방침이다.

후루자와 교수는 "장차 양자컴퓨터의 기반기술을 어림잡을 수 있게 됐다고 말할 수 있을 정도의 큰 돌파구가 마련됐다는 느낌"이라면서 "아직 넘어야 할 벽이 많지만 20년 후에는 실용화할 수 있도록 연구에 더욱 매진하겠다"고 말했다.

물리적으로 떨어져 있는 양자와 양자 사이에 정보가 순식간에 전달되는 양자텔레포테이션은 양자가 서로 형제와 같은 관계일 때 인공적으로 일으킬 수 있는 현상이다.

하나의 양자를 특수한 장치로 여러 개로 나눌 경우 양자끼리 물리적으로 떨어지더라도 서로 영향을 주고받는 형제와 같은 불가사의한 관계가 생긴다.

후루자와 교수가 1998년 세계에서 처음으로 이 현상을 일으켰을 때는 2개의 양자 간에 정보를 전달하는 게 고작이었다. 이후 형제 관계에 있는 양자를 조금씩 늘리는 데 성공했지만, 최대 약 1만6천 개에 그쳤다. 늘릴 수 있는 양자수에 한계가 있어 이 기술을 양자컴퓨터에 응용하는데 큰 장애로 꼽혀왔다.

이번 연구성과로 형제 관계에 있는 양자를 무제한 만들어낼 수 있게 됨으로써 양자컴퓨터에 응용할 길이 활짝 열린 셈이다.

양자컴퓨터는 막대한 조합이 있는 계산을 동시에 신속하게 진행할 수 있어 신약개발이나 고도 영상진단에 의한 질병의 조기발견, 가전제품 등을 통해 수집된 빅데이터의 활용 등에 응용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

예를 들어 암치료용 신약을 개발할 경우 현재 생각할 수 있는 물질의 조합은 1천조(兆)의 10배인 1경(京)의 다시 100만 배라는 그야말로 천문학적인 횟수의 계산을 오랜 시간 걸려 하고 있지만, 양자컴퓨터가 개발되면 이런 계산을 짧은 시간 내에 할 수 있게 된다.

양자컴퓨터를 실현하기 위해서는 물리적으로 떨어져 있는 양자와 양자 간에 정보를 순식간에 전달하는 양자텔레포테이션 현상을 소형장비 속에 구현할 필요가 있다. 후루자와 교수의 연구에는 NTT가 참가해 소형장비 개발을 추진하고 있다.

후루자와 교수의 양자텔레포테이션 실험은 폭 4.2m 안 길이 1.5m의 받침대 위에 안경과 렌즈 500장 정도를 설치한 대규모 장치를 이용해 이뤄지고 있다.

NTT는 그동안 미세가공기술을 이용, 일부 실험장치의 크기를 2.6㎝ 정도의 작은 칩 위에 구현해 양자텔레포테이션을 한번 발생시키는 데 성공했다. NTT는 앞으로 양자텔레포테이션을 반복적으로 발생시킬 수 있는 소형 장비개발을 추진해 양자컴퓨터 개발로 이어지도록 한다는 계획이다.

NTT 첨단집적장비연구소의 하시모토 도시카즈 연구원은 "그동안 양자텔레포테이션 현상을 발생시킬 수 있는 횟수의 한계가 양자컴퓨터에의 응용에 큰 족쇄였는데 이번 기술개발로 한도가 없어져 양자컴퓨터 개발의 토대가 마련됐다"고 평가했다. 이어 오랫동안 육성해온 초소형 반도체 개발기술의 강점을 활용해 양자컴퓨터 개발에 기여하고 싶다고 강조했다.

[유튜브 캡처]

lhy5018@yna.co.kr