화학뉴스

양자컴퓨터 개발이 치열해지고 있다.
최근 대기업, 신흥기업 가리지 않고 양자컴퓨터 개발에 뛰어들고 있는 가운데 화학계산과 소재 개발, 헬스케어 분야 응용을 위한 개발 경쟁이 심화되고 있다.
개발기업들은 연산 성능을 높이기 위해 소자 수를 확대할 뿐만 아니라 연산시간을 단축하거나 처리횟수를 늘리면서 신기술을 잇달아 공개하고 있다.
영국 신흥기업 OQC는 IBM보다 먼저 데이터센터에 양자컴퓨터를 도입하고 방대한 X선 화상 처리가 필요한 헬스케어, 소재 개발 수요 확보에 나서고 있다.
OQC의 강점으로 주목되는 3차원 기술 Coaxmon은 양자비트 소자의 고밀도 실장을 실현해 평면상에 양자비트를 나열하는 방법보다 3차원화를 고효율화한 것으로 평가된다.
당초 노이즈가 많아 연산 가능시간이 짧은 문제가 있었으나 사파이어 기판 한쪽에 200마이크로미터 간격으로 양자비트를, 뒷면에는 레조네이터를 배치함으로써 해결했으며 외부에서 마이크로파를 맞추어 비접촉 제어가 가능하게끔 했고 최대 60마이크로초 동안 연산이 가능하도록 개선한 것으로 알려졌다.
OQC는 현재 Coaxmon 기술 고도화를 위해 사파이어 기판을 다량으로 적층하고 억제하는 실험을 진행하고 있으며 기판 사이즈를 입경 7.5센티미터에서 15센티미터로 대형화할 계획이다.
IBM은 초전도 방식에 주목하며 일본 가와사키(Kawasaki) 신산업 창조센터(KBIC)에 127양자비트급 최첨단 양자컴퓨터를 도입했다.
또 2023년 말에는 단순히 소자 수를 늘리는 것만이 아니라 마이크로파를 적절히 조사해 수차례에 걸쳐 양자연산을 실시하는데 성공하며 1000양자비트급을 실현한 것으로 알려졌다.
최근 컴퓨터에 요구되는 연산 성능 수준이 꾸준히 높아지며 탄소중립 실현에 도움이 되는 각종 혁신기술 개발도 양자컴퓨터와 함께 본격화되고 있다.
일본 리켄(Riken)과 후지츠(Fujitsu)는 2023년 10월 개량형 국산 양자 컴퓨터를 출시했으며 후지츠는 2026년 1000양자비트 이상 양자컴퓨터를, 2027년에는 2나노미터 프로세스 프로세서를 탑재한 고성능 컴퓨터(HPC)를 출시할 계획이다.
후지츠는 양자컴퓨터의 문제로 지적되는 노이즈 베이스 에러를 억제하기 위해 HPC-양자컴퓨터 하이브리드화를 진행하고 있다.
양자화학계산처럼 수백단계에 거쳐 대규모 연산이 필요한 과제에서도 충분한 정확도를 확보하기 위해 HPC 시뮬레이터를 병용한 것으로 40양자비트로 세계 최대급 시뮬레이터를 활용하고 있으며 연산 가능시간이 60마이크로미터초 수준의 양자컴퓨터와 조합해 규모화 및 정확도 향상을 모두 실현할 계획이다.
다만, HPC를 1024대 사용한 시뮬레이터는 물리적 확장에 한계가 있기 때문에 리켄과 함께 슈퍼컴퓨터-양자컴퓨터 하이브리드화를 검토하고 있다. (강)