2017년말 현재 개발 중인 양자 컴퓨터의 종류

안녕하세요?

이 블로그에서도 여러번 양자 컴퓨터에 대해서 포스팅을 했지만, 양자 역학이 이해하기 애매한 것 만큼이나 양자 컴퓨터에 대해서 모르기는 매한가지라는 생각이 듭니다.

링크 : 상용화된 양자 컴퓨터 - 양자 어닐링 머신이란 것이 있다고 합니다.

위 링크를 타고 들어가면 간단한 설명이 나오기는 하지만, 그래도 설명이 부족하기는 부족학다는 생각이 드셨을 것입니다. 일단 일반적인 컴퓨터의 경우에는 정보를 0혹은 1로 저장하는 '비트'라는 단위를 사용하고 있습니다. 이에 배해서 양자 컴퓨터는 '큐비트'라는 단위를 사용하는데, 이 큐비트는 0인지 1인지 관측하기 전에는 알 수 없고, 0과 1이 겹쳐있는 '중첩'상태로 유지가 된다고 합니다.

지난번에 양자 어닐링 머신에서 어느정도 '큐비트'의 역할을 해 줄 수 있는 나이오븀 고리에 대해서 포스팅을 하였습니다만, 이번 과학동아 2017년 11월호의 기사를 읽어보니, 여러가지 방식이 있다는 것을 알 수 있었습니다. 우선은 나이오븀과 상당히 유사한 초전도 루프란 것이 있습니다.

기사의 내용에 의하면, 초전도 회로라고 해서 절대영도인 영하 273도 부근에서 회로의 저항이 사라지는 '초전도 현상'을 이용한다고 합니다. 이러한 초전도 회로에 극초단파(마이크로파)를 가해서 0과 1의 중첩 상태를 만든다고 합니다.

다음은 이온트랩이라는 방식인데, 원자의 가장 바깥쪽에 있는 전자를 하나만 남겨둔 다음에, 여기다가 레이저를 비춰주면, 전자의 에너지 상태가 올라가서 좀 더 원자의 바깥쪽 궤도로 가거나 다시 안정해 져서 안쪽 궤도로 되돌아오는 현상이 발생한다고 합니다. 그런데 이 안쪽과 바깥쪽 궤도를 계속 전자가 오고가면서 '중첩'상태가 되는 것을 유지하면 바로 '큐비트'가 생성이 된다고 합니다.

인텔에서 개발하고 있는 방법으로 '인공적인 원자'를 생성하는 방법이라고 합니다. 순수한 실리콘에 인공적인 전자를 집어 넣어서 만든다고 하며, 이걸 극초단파를 이용해서 제어를 한다고 하는데, 과학동아의 기사만 가지고서는 이 이상은 알 수는 없었습니다.

다음으로는 마이크로 소프트가 개발중인 양자 컴퓨터로 이름을 들어 본적도 없었는 '마요라나 페르미온'이라는 입자를 이용한다고 합니다. 이 마요라나 페르미온은 입자이면서 동시에 반입자인 특이한 물질인데, 존재가 예상이 된 후로 80년간 관측조차 되지 않았다고 합니다. 다만 성공할 경우, 가장 범용성이 큰 양자 컴퓨터가 나올 수 있다고 합니다.

마지막으로 소개가 된 방법으로 특이하게도 다이아몬드를 이용한 방법이 있다고 합니다. 이 방법은 다이아몬드의 속에 있는 '정공(vacancy)'와 질소를 이용한다고 기사에서 언급이 되어는 있지만, 이 이상은 어떻게 알아 낼 수 없었습니다. 다만 레이저를 비춰준다는 점에서는 이온트랩과 비슷한 방법이 아닌가 합니다.

비록 아주 간단하게나마, 양자 컴퓨터를 만드는 방법이 소개가 되어는 있었습니다. 하지만 이것만 가지고서는 부족한 것이 사실입니다. 이번 기사를 통해서 이미 다양한 외국의 업체-특히 IT기업들이 양자 컴퓨터에 뛰어들고 있는데, 우리는 여기 근처에도 갈 수 있는지가 의문이라는 생각이 듭니다.