일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2022.12.27

간단하게 시험할 수 있는 소형 양자컴퓨터
산총연, 이르면 2024년에 개발

일본 국내 업체와 연구기관을 중심으로 간이 연산이나 도입 검토에 사용할 수 있는 소형 양자컴퓨터가 개발되고 있다. 산업기술종합연구소(산총연)는 반도체 기술을 응용한 소형 양자컴퓨터용 칩을 시작(試作)했다. 양자 관련 스타트업 기업과 협력해 이르면 24년에 소형 양자컴퓨터를 개발할 계획이다.

반도체 장치/재료 전시회 ‘SEMION Japan 2022’(도쿄빅사이트, 22년 12월 14~16일)에서는 국내외 업체들과 연구기관이 양자 관련 기술과 제품을 많이 출전했다.

산총연 연구팀은 ‘실리콘형’이라고 부르는 양자컴퓨터의 제어용 회로의 시작 칩이나 양자 계산을 담당하는 기본 소자 ‘양자비트’를 제작한 시작 웨이퍼를 처음으로 전시했다. 이러한 기술을 응용하여 소형 양자컴퓨터를 개발할 수 있을 것으로 기대를 받고 있다.

전시한 칩 등은, 산총연 디바이스기술연구부문의 주임연구원 모리(森) 씨 등의 연구팀이, 이바라키현 쓰쿠바시에 위치한 시제품 공용 라인에서 제작한 것이다. 앞으로도 양자비트 수의 증가나 에러율의 저감을 위한 설계를 검토해 나간다고 한다.

이러한 요소 기술을 조합해 양자컴퓨터의 실용화를 목표로 하는 기업이 있다. 양자 관련 소프트웨어를 전개하는 blueqat(도쿄)이다. Blueqat은 간이 연산에 사용할 수 있는 소형 양자컴퓨터의 시제기를 이르면 24년 3월에 개발할 계획이다. 산총연이나 양자컴퓨터 요소기술을 보유한 기업과 협력해 개방형 개발 프로젝트 'Open Silicon Quantum'을 추진한다.

실리콘형 양자컴퓨터는 미국 IBM 등이 개발하는 ‘초전도형’ 양자컴퓨터와 비교해 온화한 조건에서 노이즈를 제어할 수 있는 것으로 알려져 장치의 소형화에서 유리해진다. “높이 1m 정도의 본체 안에 냉각기나 연산 칩 등을 넣을 수 있을 것으로 보인다”(blueqat). 데이터센터에 접속하여 클라우드를 경유해 서비스를 제공하는 것을 생각하고 있다.

-- '세계 최소 사이즈'의 냉각기 --
전시회에서 미국의 Keysight Technologies는 마이크로파 펄스를 이용해 실리콘 양자 비트를 제어하는 시스템을 전시했다. 양자 비트의 움직임을 읽어내는 기능도 갖추고 있다. Keysight가 22년 6월에 발표한 시스템으로, 더 높은 주파수에 대응해 높은 정확도로 제어가 가능하다고 한다.

스미토모중기계공업은 양자컴퓨터 가동에 필수적인 소형 냉각기를 소개했다. 2.3K(켈빈)까지 식힐 수 있는 소형 냉각기 ‘RDC-02K’를 22년 6월에 발표했으며, Keysight에 따르면 세계 최소 사이즈를 실현했다고 한다.

Keysight는 양자컴퓨터용 냉각기에서 높은 세계 시장점유율을 자랑하며, 대기업과 양자 관련 스타트업 등에 냉각기를 제공해 양자컴퓨터 평가를 지원하고 있다. blueqat의 Open Silicon Quantum에도 냉각기를 제공할 것으로 보인다.

반도체 시험에 사용하는 프로브카드를 개발하는 미국의 Form Factor는 양자컴퓨터의 칩 특성을 간단하게 조사할 수 있는 평가 시스템을 제안했다.

시험침을 칩에 갖다 대면서 냉각해 전기적인 특성을 조사하는 것으로, 납땜 접속(본딩)을 해야 하는 수고를 덜 수 있다. 고체 냉각기의 채용을 통해 고가의 액체질소가 필요 없어지면서 비용 절감에 도움이 된다고 했다. 이미 양자 관련 미국 기업에 납품한 실적도 있다고 한다.

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