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고온 양자 컴퓨터를 향한 여정. 1.5K 기록을 달성하다.


(Dr Henry Yang and Professor Andrew Dzurak, UNSW School of Electrical Engineering & Telecommunications. Credit: UNSW Sydney)


 양자 컴퓨터는 현재 초기 단계이지만, 점점 상용화를 위해 한 걸음씩 나아가고 있습니다. 하지만 수백만 달러가 넘는 높은 가격이 상용화의 걸림돌 중 하나입니다. 그런데 사실 현재 개발된 양자 컴퓨터가 고가인 이유는 양자칩 자체보다는 절대 영도에 가까운 극저온 상태로 유지하기 위한 냉각 장치가 비싸기 때문입니다. 이 상태에서만 양자적 중첩이 일어나 큐빗 (qubit) 연산이 가능합니다. 


 호주 뉴사우스웨일스 대학 (University of New South Wales)의 앤드류 드주락 교수 (Professor Andrew Dzurak)와 헨리 양 박사 (Dr Henry Yang)는 기존의 양자 컴퓨터보다 15배 높은 온도인 1.5K (켈빈)에서 작동하는 큐빗 연산 프로세서를 만들었습니다. 물론 절대 영도에 가까운 것은 여전하지만, 0.1K와 1.5K는 과학자들에게는 상당히 다른 의미입니다. 


 액체 헬륨에 담아도 1.5K는 물론 0.1K의 극저온은 달성할 수 없습니다. 결국 남아 있는 극소량의 열에너지를 빼앗는 특수 시스템이 필요한데, 절대 영도에 가까워질수록 가격이 급상승하게 됩니다. 따라서 1.5K는 지금보다 훨씬 저렴한 양자 컴퓨터를 의미합니다. 


 물론 상온 초전도체처럼 고온 양자 컴퓨터 역시 앞으로 계속해서 연구가 필요한 분야입니다. 점점 높은 온도에서 양자 프로세서가 작동한다면 언젠가는 상온에서 작동하는 저렴한 양자 컴퓨터를 보게 되는 날이 올지도 모릅니다. 


 참고 



Operation of a silicon quantum processor unit cell above one kelvin, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2171-6 , https://nature.com/articles/s41586-020-2171-6


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