초전도 양자 컴퓨터 분야의 글로벌 리더인 IQM 퀀텀 컴퓨터스(IQM Quantum Computers, 이하 ‘IQM’)는 표면 코드(surface code)보다 최대 3자릿수 낮은 논리적 오류율을 달성하는 동시에 최대 8배 적은 물리적 큐비트를 요구하는 새로운 양자 오류 정정 코드를 개발했다고 발표했다.
양자 오류 정정은 실용적 양자 컴퓨팅을 향한 개발 경쟁에서 여전히 가장 까다로운 과제로 남아 있다. 노이즈로 인한 오류가 쌓이기 전에 신속하게 바로잡아야 하기 때문이다. 기존 방식들은 이를 위해 하드웨어 구조를 복잡하게 만들거나 상당한 성능 타협(트레이드오프)을 감수해야 했지만, IQM의 새로운 코드는 이러한 두 가지 한계를 한 번에 극복했다.
‘바벨 코드(Barbell codes)’로 명명된 IQM의 획기적인 기술은 자사의 고유한 양자 프로세서 구조인 ‘컨스털레이션(Constellation)’에 맞춤 설계된 양자 저밀도 패리티 검사(QLDPC) 코드군이다. 컨스털레이션은 2D 평면상에서의 연결성을 대폭 끌어올린 혁신적인 토폴로지(Topology)다. 기존의 정사각형 격자 구조에서는 하나의 큐비트가 4개의 주변 큐비트와 상호작용하는 데 그쳤지만, 컨스털레이션 환경에서는 각 큐비트가 최대 12개의 큐비트와 물리적으로 직접 상호작용할 수 있다. 이처럼 고도의 연결성을 확보했음에도 불구하고, 계산용 큐비트에는 3개, 중앙 제어 요소에는 6개의 커플러(Coupler·연결 소자)만 있으면 충분해 하드웨어의 복잡성을 크게 덜어준다.
바벨 코드는 이러한 큐비트 연결성을 십분 활용한다. 하나 건너 위치한 큐비트마다 단 한 개의 롱 커플러(Long coupler)만 연결하도록 설계되어, 하드웨어의 복잡성을 획기적으로 낮추면서도 고성능 오류 정정을 구현해 낸다.
IQM 팀이 아카이브(arXiv)에 발표한 개발 세부사항과 수치 성능 분석은 양자 컴퓨팅의 주요 진전을 입증한다. 바벨 코드는 표준 평면 컨스털레이션 구조를 바탕으로, 하나 건너 위치한 큐비트마다 두 지점을 단일 롱 커플러로 연결해 완성된다. 이러한 구조적 특징 덕분에 연결된 큐비트 쌍 사이에서 양자 얽힘(Entanglement)을 효과적으로 생성할 수 있다.
이러한 독창적인 설계 덕분에 개방형 경계 조건(Open boundary conditions)에서도 장거리 교차 커플러를 추가로 배치할 필요가 없어, 성능 저하 없이 제작 공정을 간소화할 수 있다. 이로써 단순히 통제된 실험실 환경에만 머무는 것이 아니라, 실제 초전도 큐비트 제작 현장에 곧바로 적용할 수 있는 실용적인 솔루션이 완성됐다.
얀 괴츠(Jan Goetz) IQM 퀀텀 컴퓨터스 최고경영자 겸 공동 창립자는 “우리는 양자 컴퓨팅의 다음 장을 개척하고 있다”며 “우리의 접근법은 초전도 큐비트를 사용한 확장 가능한 양자 오류 정정에 대한 매우 경쟁력 있는 경로를 제공해, 대규모 내결함성 양자 컴퓨터의 기반을 마련한다”고 말했다.
IQM은 다른 어떤 제조업체보다 많은 양자 시스템을 판매했으며, 올해 후반에 고객에게 150큐비트 시스템을 공급할 예정이다. 회사는 또한 오류 정정 코드를 위한 첨단 양자 컴퓨터 IQM 할로센(IQM Halocene)을 발표했다.
바벨 코드 기술은 IQM의 개발 로드맵에 완벽히 부합한다. 특히 IQM이 수백 개의 고정밀 논리 큐비트를 바탕으로 다양한 산업에서 양자 우위(Quantum advantage)를 실현할 내결함성 양자 시스템을 구축하는 데 확실한 발판이 될 전망이다.
IQM은 최근 리얼 에셋 애퀴지션(Real Asset Acquisition Corp., 나스닥 RAAQ)과의 합병을 통한 계획된 나스닥 상장을 앞두고 확대된 투자자 수요에 힘입어 상장지분 사모투자(PIPE)에 대한 확대된 투자 약정을발표한 바 있다.
IQM 퀀텀 컴퓨터스 소개
IQM 퀀텀 컴퓨터스(IQM Quantum Computers)는 초전도 양자 컴퓨터 분야의 글로벌 리더로, 전 세계 연구기관, 대학, 고성능 컴퓨팅 센터, 국립 연구소, 기업에 풀스택 양자 컴퓨터와 클라우드 플랫폼 접근을 제공한다. IQM의 온프레미스 배포 모델은 고객에게 양자 인프라에 대한 직접적 소유권과 통제권을 부여한다. 2018년에 설립되어 핀란드에 본사를 두고 뮌헨에 주요 사업장을 운영하고 있으며 400명 이상의 직원을 보유하고 있다. IQM은 유럽, 아시아 및 북미 전역에서 사업을 운영한다. IQM은 리얼 에셋 애퀴지션(Real Asset Acquisition Corp., 나스닥: RAAQ)과 합병하여 미국 나스닥 글로벌 익스체인지(Nasdaq Global Exchange)에 상장되는 최초의 유럽 양자 기업이 될 목적으로 미국 증권거래위원회(SEC)에 양식 F-4(Form F-4) 증권신고서를 제출했다.
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