인텔이 최초의 극저온 양자비트 제어 칩 22나노 FEL(FinFET Low Power) CMOS 공정 시스템온칩(SoC) ‘호스 리지(Horse Ridge)’를 공개했다.

호스 리지는 네덜란드 델프트공과대학(TU Delft)과 네덜란드 응용과학연구기구(TNO)가 협업해 설립한 인텔의 양자컴퓨팅 연구센터 큐텍이 개발한 극저온 환경을 이용해 양자비트를 생성·제어하는 칩이다.

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Stefano Pellerano, principal engineer at Intel Labs, holds Horse Ridge. The new cryogenic control chip will speed development of full-stack quantum computing systems, marking a milestone in the development of a commercially viable quantum computer. (Credit: Walden Kirsch/Intel Corporation)

인텔은 “호스 리지는 풀스택 양자 컴퓨팅 시스템의 개발을 가속화하고 상용 양자 컴퓨터를 개발하기 위한 중요한 단계다”라고 말했다.

또한 호스 리지는 확장성, 충실성, 유연성 3가지를 해결한 SoC로 양자 컴퓨터의 실용성을 보여줄 수 있는 강력한 요소라고 밝혔다.

양자 컴퓨팅 시스템에 필요한 복잡한 제어 전자장치를 대폭 간소화하고 설치 시간을 단축하며, 양자비트 성능을 개선했다고 강조했다. 따라서 양자 컴퓨팅에서 실제 응용 프로그램을 작동시키기 위해 필요한 양자비트의 성능 향상 및 효율적인 확장을 가능케 한다라는 것이다.

22나노 FEL(FinFET Low Power) CMOS 공정 시스템온칩 ‘호스 리지’는 4개의 무선 주파수 채널을 단일 디바이스에 통합했다. 각 채널은 ‘주파수 멀티플렉싱’을 이용해 최대 32큐비트를 제어할 수 있다. 주파수 멀티플렉싱은 사용 가능한 총 대역폭을 각각 별도의 신호를 전송하는 데 사용되는 일련의 고유한 주파수 대역으로 분할하는 기술이다.

또한 4개 채널을 활용해 SoC 하나로 최대 128큐비트를 제어할 수 있기 때문에 복잡한 케이블과 장비 수를 크게 줄일 수 있다는 설명이다.

양자비트 수가 증가하면 양자 컴퓨팅 시스템의 용량과 동작에서 문제가 발생한다. 즉 큐비트 충실도와 성능 저하를 최적화된 멀티플렉싱 기술로 위상 변이(Phase Shift)로 인한 시스템 오류를 줄여 큐비트의 정확성과 성능을 높이고, 시스템 확장성은 높였다.

광범위한 주파수 대역으로 ‘트랜스몬스(transmons)’로 알려진 초전도 큐비트와 스핀 큐비트를 모두 제어할 수 있다.

트랜스몬스는 일반적으로 약 6~7GHz에서 작동하며 스핀 큐비트는 약 13~20GHz에서 작동한다. 인텔은 1켈빈(Kelvin, 섭씨 영하 272.15도) 온도에서 작동할 수 있는 실리콘 스핀 큐비트 칩도 연구 중이다. 이는 하나의 패키지 내에 큐비트와 제어기능을 갖춘 솔루션을 만들기 위해 스핀 큐비트 칩과 호스 리지의 극저온 제어 장치의 통합을 목표로 연구 중이다.

김들풀 기자 itnews@