"난제도 척척 풀어"...카이스트, 20큐비트급 리드버그 양자컴퓨터 개발

카이스트(총장 이광형, KAIST)가 20큐비트급 리드버그 양자컴퓨터를 개발했다. 이를 통해 난제로 알려진 최대독립집합 문제 계산에 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 개발에 안재욱·문은국 교수 연구팀이 참여했다.

양자컴퓨터는 약자역학 원리로 구성됐다. 일반 디지털컴퓨터로는 불가능한 계산을 수행하는 미래기술이다. 20큐비트급 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터가 백만 회 순차 처리해야 하는 계산량을 한 번에 처리할 수 있다.

KAIST 리드버그 양자컴퓨터는 초고진공 상태에서 리드버그 126개 원자들을 임의로 배치해 양자 단열형 양자컴퓨팅을 수행한다. 이번에 발표한 연구에서는 꼭지점이 최대 20개인 그래프 최대독립집합을 계산했다.

원거리 꼭지점들을 잇는 리드버그 양자선 개념도 개발했다. 모든 꼭지점을 임의로 연결하는 초기하학적 그래프를 계산할 가능성도 내비쳤다.

KAIST 리드버그 양자컴퓨터가 계산한 최대독립집합 문제는 대표적인 NP-완전문제(비결정적 다항)다. 주어진 그래프(꼭지점과 간선 집합)에서 서로 연결되지 않는 꼭지점들의 최대 집합을 알아내는 계산 문제다. 

그래프 크기가 커지면 디지털컴퓨팅 알고리즘으로는 계산량이 지수적으로 증가해 계산을 효과적으로 할 수 없다. 계산이 되는 경우에는 ▲물류 ▲생산관리 ▲작업관리 ▲네트워크 ▲디자인 등에서 경제가치를 창출할 수 있다. 

안재옥 교수는 "이번 연구는 리드버그 양자컴퓨터의 활용 가능성을 보였다는 데 의의가 있다"고 판단했다. 그는 "아직은 큐비트 개수가 충분하지 않지만 후속 연구를 통해 실제로 활용할 수 있는 양자컴퓨터를 만들 수 있을 것이다"고 자신했다.

이번 연구는 삼성미래기술재단과 한국연구재단 지원으로 수행됐다.

AI타임스 김미정 기자 kimj7521@aitimes.com

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