양자컴퓨터의 오류를 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 측정 기술이 개발됐다.

호주 뉴사우스웨일스대(UNSW) 시드니 캠퍼스 연구팀은 양자 시스템의 정보를 훼손하지 않으면서 오류를 더 빠르고 정확하게 찾아내는 '적응형 측정' 전략을 개발했다고 3일(현지시간) 밝혔다.

연구팀은 이 기술을 '슈뢰딩거의 고양이' 사고 실험에 빗대 설명했다. 양자 상태를 상자 속 고양이에 비유할 때, 기존 방식은 모든 상자를 반복적으로 확인해 고양이의 위치를 찾는 것과 같다. 이 과정은 시간이 오래 걸리고, 반복적인 측정으로 양자 상태가 불안정해질(고양이가 놀라 다른 상자로 도망갈) 위험이 있었다.

반면 새로 개발된 방식은 첫 측정에서 고양이가 있을 법한 상자를 특정한 뒤, 나머지 빈 상자들만 확인한다. 다른 상자들이 모두 비어있다는 '신호 없음'을 통해 고양이의 위치를 역으로 확증하는 원리다.

이러한 적응형 측정 전략을 통해 연구팀은 측정 오류 확률을 절반 이상 줄이고, 측정에 걸리는 시간은 3분의 1 수준으로 단축했다. 측정 정확도는 99.61%까지 향상됐다.

연구팀은 실제 실험에서 안티모니 원자핵을 '고양이'로, 8개의 양자 상태를 '상자'로 활용했다. 연구팀은 이 정확도 수치가 양자컴퓨터의 계산 오류를 실시간으로 수정하는 '양자 오류 보정' 기술을 성공적으로 수행하는 데 필요한 수준이라고 설명했다.

양자 오류 보정은 대규모 양자컴퓨터 상용화의 가장 큰 난제 중 하나로 꼽힌다. 이번 연구 성과는 신약 개발, 금융 포트폴리오 최적화, 기계 학습 등 다양한 분야에 활용될 양자컴퓨터 개발을 앞당기는 중요한 단계가 될 것으로 평가된다.

안드레아 모렐로 교수는 "이번에 개발한 접근법은 반도체 큐비트부터 원자, 광자 기반 시스템에 이르기까지 다양한 양자컴퓨팅 플랫폼의 측정 오류를 줄이는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.