에스포, 핀란드 & 뮌헨, 독일--(뉴스와이어)--초전도 양자 컴퓨터 분야의 글로벌 선도 기업인 IQM 퀀텀 컴퓨터스(IQM Quantum Computers)는 방향성 타일 코드(directional tile codes)를 활용한 양자 오류 정정(quantum error correction) 분야의 중요한 성과를 발표하며, 실용적이고 대규모의 오류 내성 양자 컴퓨팅(fault-tolerant quantum computing)을 향한 중대한 진전을 이뤘다고 밝혔다.

arXiv에 공개된 이번 연구는 IQM 연구진과 베를린 자유대학교(Freie Universität Berlin), 에든버러대학교(University of Edinburgh), 마인츠 요하네스 구텐베르크대학교(Johannes Gutenberg-Universität Mainz) 연구진이 공동 저자로 참여했으며, 양자 컴퓨팅의 핵심 과제 중 하나를 해결할 수 있는 새로운 양자 오류 정정 코드 계열인 ‘방향성 타일 코드’를 소개한다.

IQM이 리얼 애셋 애퀴지션(Real Asset Acquisition Corp., Nasdaq: RAAQ)과의 합병을 통한 나스닥 상장을 준비하는 가운데, 이번 연구는 2030년까지 오류 내성 양자 컴퓨팅을 구현하고 최대 100만 큐비트 규모로 확장한다는 목표를 담은 IQM 기술 로드맵의 핵심 축을 한층 발전시키는 성과로 평가된다.

연구 결과에 따르면, IQM의 크리스털(Crystal) 프로세서에 기본적으로 탑재된 최근접(nearest-neighbour) iSWAP 게이트만을 사용하더라도, 방향성 타일 코드는 논리 큐비트(logical qubit)당 약 30개의 물리 큐비트(physical qubits)로 구성된 유사한 하드웨어 규모에서 널리 사용되는 서피스 코드(surface code) 대비 논리 큐비트당 각 오류 정정 주기(per-logical per-round)의 오류율을 최대 1000배까지 낮출 수 있는 것으로 나타났다.

IQM 퀀텀 컴퓨터스의 최고 과학자(Chief Scientist)인 이네스 데 베가(Inés de Vega) 박사는 “양자 오류 정정 코드(quantum error-correction codes)는 높은 효율성뿐만 아니라 확장 가능하고 제조 가능한 하드웨어 아키텍처(hardware architectures)에서도 구현될 수 있어야 한다. 양자 오류 정정과 하드웨어의 긴밀한 공동 설계(co-design)는 IQM 전략의 핵심 요소 중 하나다. 방향성 타일 코드는 실용적인 최근접(nearest-neighbour) 연결성만을 활용하면서도 단기 규모의 IQM 크리스털 하드웨어에서 논리 오류율(logical error rates)을 최대 1000배까지 낮출 수 있는 돌파구를 제시한다. 이는 확장 가능한 오류 내성 양자 컴퓨팅을 향한 중요한 진전”이라고 말했다.

그는 “IQM은 생산 수준의 양자 시스템을 구축하는 것과 그 기반 과학을 발전시키는 것이 동일한 목표를 이루기 위한 두 축이라고 항상 믿어 왔다. 선도적인 학계 연구진과의 긴밀한 협력은 이러한 접근 방식의 핵심이며, 이번 성과는 그러한 협력이 어떤 결과를 만들어낼 수 있는지를 보여주는 사례”라고 덧붙였다.

방향성 타일 코드는 오류 내성 구현을 향한 구체적이고 측정 가능한 진전을 보여주는 성과로, 양자 저밀도 패리티 검사(Quantum Low-Density Parity Check, QLDPC) 코드의 효율성 이점을 현재 IQM이 구축하고 있는 평면형(planar) 하드웨어 아키텍처에서도 구현할 수 있음을 입증한다.

IQM 퀀텀 컴퓨터스의 수석 양자 오류 정정 엔지니어(Senior Quantum Error-Correction Engineer)인 빈센트 스테판(Vincent Steffan) 박사는 “타일 코드(tile codes)의 로컬 검사(local checks), 우수한 성능 특성, 그리고 추가적인 연결성 요구 없이도 이를 활용해 논리 연산(logical computation)을 수행할 수 있는 다양한 방법에 주목해 2025년부터 관련 연구를 진행해 왔다”며 “방향성 타일 코드의 핵심 혁신은 동적 신드롬 추출 회로(dynamic syndrome extraction circuits)를 활용해 이를 정사각형 격자(square grid) 구조에서 구현할 수 있도록 했다는 점”이라고 설명했다.

정사각형 큐비트 격자(square qubit grid)에서 이러한 성능 향상을 구현할 수 있다는 점은 방향성 타일 코드가 IQM의 단기 QEC(Quantum Error Correction) 역량과 직접적으로 연관됨을 의미한다. 또한 오류 정정 코드와 하드웨어 아키텍처의 지속적인 공동 설계를 통해 향후 추가적인 성능 개선을 위한 기반을 마련한다.

양자 오류 정정은 대규모의 실질적인 문제에서 양자 우위(quantum advantage)를 달성하기 위한 핵심 요건으로 널리 인식되고 있으며, IQM 기술 로드맵의 중심에 자리하고 있다. 양자 시스템은 본질적으로 노이즈(noise)와 오류(errors)에 민감하기 때문에, 신뢰성 있는 동시에 점점 더 복잡해지는 양자 워크로드(quantum workloads)를 수행하기 위해서는 계산 전 과정에 걸쳐 오류를 반복적으로 탐지하고 정정해야 한다.

현재까지 IQM은 전 세계 연구기관, 고성능 컴퓨팅 센터(high-performance computing centres) 및 기업 고객을 대상으로 총 23대의 양자 시스템을 공급했으며, 이는 다른 어떤 양자 컴퓨터 제조업체보다 많은 수치다.

IQM 퀀텀 컴퓨터스 소개

IQM 퀀텀 컴퓨터스는 초전도 양자 컴퓨터 분야의 글로벌 선도 기업으로, 전 세계 연구기관, 대학, 고성능 컴퓨팅 센터, 국립 연구소 및 기업 고객에게 풀스택 양자 컴퓨터(full-stack quantum computers)와 클라우드 플랫폼 접근 서비스를 제공하고 있다. IQM의 온프레미스(on-premises) 구축 모델은 고객이 자체 양자 인프라를 직접 소유하고 운영할 수 있도록 지원한다. 2018년에 설립된 IQM은 핀란드에 본사를 두고 있으며, 뮌헨에 주요 운영 거점을 두고 있다. 현재 400명 이상의 직원을 보유하고 있으며, 유럽, 아시아 및 북미 전역에서 사업을 전개하고 있다. IQM은 리얼 애셋 애퀴지션(Real Asset Acquisition Corp., Nasdaq: RAAQ)과의 합병을 통해 미국 나스닥 글로벌 마켓(Nasdaq Global Market)에 상장된 최초의 유럽 양자 기술 기업이 되는 것을 목표로 미국 증권거래위원회(SEC)에 F-4 등록신고서를 제출했으며, 해당 신고서는 현재 효력이 발생한 상태다.

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