김세용 세종대학교 물리천문학과 교수.
세종대학교 물리천문학과 김세용 교수 연구팀이 독일 아헨공과대학교 연구팀과 공동으로 양자컴퓨터의 오류 보정이 가능한 임계치를 규명했다.
연구 결과는 8월 5일 국제학술지 ‘npj Quantum Information’에 게재됐다. 논문 제목은 ‘The random coupled-plaquette gauge model and the surface code under circuit-level noise’다.
양자컴퓨터는 외부 환경의 잡음으로 연산 과정에서 오류가 발생할 수 있어 이를 탐지하고 보정하는 ‘양자 오류 보정(Quantum Error Correction)’ 기술이 중요하다.
연구팀은 통계물리학의 ‘랜덤 결합 플라켓 게이지 모델(random coupled-plaquette gauge model)’에 병렬 섞임 몬테카를로(Parallel Tempering Monte Carlo) 기법을 적용했다. 이를 통해 양자 회로 수준에서 발생하는 일반적인 오류 환경에서 오류 보정이 가능한 임계 확률을 계산했다.
연구팀은 이 결과를 바탕으로 양자 메모리가 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 최대 허용 오류 임계치를 도출했다. 향후 양자컴퓨터 하드웨어의 물리적 오류율 목표를 설정하는 데 활용할 수 있는 이론적 기준을 제시했다는 설명이다.
김세용 교수는 “다년간의 국제 공동연구를 통해 양자 오류 보정의 이론적 한계를 구체화했다”며 “실용적인 양자컴퓨터 하드웨어 설계를 위한 이론적 기반으로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단과 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 수행됐다.