한국이 '양자 기술' 판 뒤집는다! 양자컴퓨터 핵심기술 총출동! 지금 서울대에서 벌어지고 있는 '어마어마한 일' [Science PD Pick] / YTN 사이언스

인공지능을 넘어 미래 산업의 판도를 바꿀 기술로 주목받는 양자 컴퓨터.

그리고 지금 대한민국에서는 양자 컴퓨팅의 핵심 기술들을 한곳에서 연구하며 새로운 가능성을 찾는 움직임이 시작되고 있습니다.

서울대학교 하이브리드 양자 컴퓨팅 센터.

이곳에는 중성 원자, 반도체 스핀, 이온 트랩, 초전도 큐비트, 양자 오류 정정, 양자 머신러닝 등 서로 다른 방식의 양자 기술을 연구하는 연구진이 모여 있습니다.

양자 컴퓨터의 기본 단위인 큐비트는 어떤 물질과 원리를 이용하느냐에 따라 구현 방식과 장점이 달라집니다.

-중성원자 기술
연구진은 원자를 극저온으로 냉각하고 레이저와 자기장을 이용해 정밀하게 포획합니다. 수백만 개의 원자가 분포한 모습까지 정밀한 카메라로 관측하고, 원하는 위치에 원자를 가둬 양자 정보를 담을 수 있는 큐비트로 활용하는 기술을 연구하고 있습니다.

-반도체 스핀 큐비트
반도체 안의 아주 작은 공간에 전자 하나를 가두고, 전자가 가진 스핀을 큐비트로 활용하는 방식입니다. 연구진은 실제로 여러 큐비트를 연결한 양자 프로세서를 구현하고, 큐비트의 중첩 상태와 상호작용을 정밀하게 측정하며 더 많은 큐비트를 연결하기 위한 연구를 진행하고 있습니다.

-이온트랩
전자를 잃거나 얻어 전하를 띠게 된 이온을 전기장으로 붙잡고 레이저로 정밀하게 제어합니다. 특히 서로 떨어진 두 개의 초고진공 챔버에 포획된 이온 사이에서 원거리 양자 얽힘을 구현하는 연구가 진행되고 있습니다.

눈에 보이지 않는 양자 얽힘을 실제 실험으로 만들어내고, 여러 큐비트를 동시에 제어하는 기술은 미래 양자 컴퓨터를 구현하기 위한 중요한 기반이 됩니다.

-초전도 양자컴퓨팅
극저온 환경을 만들어 전기 회로에서 나타나는 양자 현상을 이용하고, 머리카락 굵기 정도의 작은 양자 소자에서 양자 정보를 처리합니다. 연구진은 큐비트에 정밀한 전기 신호를 보내 기본적인 양자 게이트와 얽힘을 구현하며 실제 연산으로 이어지는 기술을 개발하고 있습니다.

하지만 큐비트가 많아질수록 새로운 문제가 등장합니다.

양자 상태는 외부의 작은 잡음에도 쉽게 흔들릴 수 있기 때문입니다.

그래서 중요한 기술이 바로 양자 오류 정정입니다.

서로 다른 방식의 큐비트가 가진 장점과 한계를 결합해 오류를 줄이고, 보다 안정적인 양자 컴퓨팅을 구현하기 위한 새로운 방법도 연구되고 있습니다.

-양자 머신러닝
복잡해지는 양자 회로에서 같은 계산을 더 적은 연산으로 수행할 수 있는 최적의 회로를 찾고, 방대한 계산 과정을 효율적으로 개선하기 위해 AI를 활용하는 연구가 진행되고 있습니다.

대한민국 양자 기술의 미래를 향한 연구는 지금도 계속되고 있습니다.
과연 한국 연구진은 서로 다른 양자 기술을 하나로 연결해 차세대 양자 컴퓨팅의 새로운 길을 만들어낼 수 있을까요?

👉이 영상은 2026년 8월에 방송된 [다큐S프라임 - 양자컴퓨팅, 미지의 세계를 계산하다]의 일부입니다.
👉풀영상 보기 : https://youtu.be/6laLp39GZDk

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