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“양자컴퓨터 내부를 CT처럼 본다?” KAIST, 세계 최초 기술 개발 성공

댓글 0 · 저장 0 · 편집: 이도윤 기자 발행: 2025.11.17 15:45

기사 3줄 요약

1 KAIST, 양자컴퓨터 내부 보는 CT 기술 개발
2 세계 최초 16개 빛 신호 동시 분석 성공
3 미래 양자컴퓨팅 신뢰성 높일 핵심 기술 확보

한국과학기술원(KAIST)이 양자컴퓨터 내부를 사람 몸속처럼 들여다볼 수 있는 획기적인 기술을 개발했습니다. 이는 마치 병원에서 CT를 찍어 우리 몸 내부를 진단하듯, 복잡한 양자컴퓨터의 연산 과정을 정밀하게 분석하는 기술입니다. 이번 연구는 차세대 양자컴퓨팅과 통신 기술 발전에 중요한 전환점이 될 것으로 보입니다.

양자컴퓨터를 CT처럼 찍는다고?

양자컴퓨터가 현재의 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘으려면, 더 많은 양자 단위(큐빗)를 동시에 다룰 수 있어야 합니다. 하지만 양자 단위의 수가 늘어날수록 그 내부 작동을 분석하는 것은 기하급수적으로 어려워집니다. 기존 기술로는 5개가 넘는 빛 신호(광학 모드)를 분석하는 것조차 거의 불가능에 가까웠습니다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 의료용 CT와 비슷한 원리의 '양자 토모그래피' 기술을 개발했습니다. 여러 종류의 빛 신호를 양자컴퓨터에 입력하고, 그 결과가 어떻게 바뀌는지 관찰합니다. 이렇게 모은 데이터를 통계적으로 분석해 내부에서 어떤 연산이 일어났는지 역으로 추적하는 방식입니다.

'양자 상태 지도'로 들여다본다

연구팀의 성공 비결은 새로운 수학적 표현을 도입한 것에 있습니다. 빛의 양자 특성이 이상적으로 어떻게 변하는지를 보여주는 ‘증폭 행렬’과 현실 세계의 잡음이나 오류를 나타내는 ‘잡음 행렬’로 나누어 분석했습니다. 쉽게 말해, 양자컴퓨터의 이상적인 작동 모습과 현실적인 오류를 동시에 볼 수 있는 정밀한 ‘양자 상태 지도’를 만든 셈입니다. 이 덕분에 훨씬 적은 데이터만으로도 복잡한 내부를 정확하게 파악할 수 있게 됐습니다. 그 결과, 기존의 5개 한계를 훌쩍 뛰어넘어 세계 최초로 16개의 빛 신호가 복잡하게 얽혀 작동하는 대규모 양자 연산을 분석하는 데 성공했습니다. 국제 학술지 '네이처 포토닉스'에 따르면 이번 성과는 그 중요성을 세계적으로 인정받았습니다.

그래서 우리 삶에 뭐가 좋은데?

이번 기술 개발은 단순히 학문적 성과에 그치지 않습니다. 양자컴퓨터의 성능을 검증하고 오류를 수정하는 데 필수적인 기반 기술을 확보했다는 점에서 큰 의미가 있습니다. 양자컴퓨터 상용화의 가장 큰 걸림돌은 양자 상태가 불안정해 오류가 자주 발생하는 것입니다. KAIST가 개발한 이 기술은 오류의 원인을 정확히 진단하고 해결하는 데 결정적인 역할을 할 수 있습니다. 이는 결국 신약 개발, 신소재 설계, 인공지능 등 다양한 분야에서 혁신을 가져올 양자컴퓨터의 시대를 앞당기는 중요한 발판이 될 것입니다.