초전도체, 다이아몬드, 광자 기반 큐비트 중첩 어려워
인텔이 양자 컴퓨팅 시장에서 실리콘 기반 스핀 큐비트 반도체가 유리할 것이라는 전망을 내놨다. 기존 실리콘 기반 반도체와 구조가 유사해 확장성이 높기 때문이다. 인텔은 실리콘 스핀 큐비트가 타 큐비트 유형에 비해 최대 백만 배 작다고 소개했다.
인텔의 싱크탱크 인텔랩스는 19일(현지시간) 미국 캘리포니아 새너제이(산호세) 컨벤션센터에서 열린 인텔 '이노베이션2023'에서 12큐비트 실리콘 칩 '터널 폴스'를 소개했다.
리치 울릭 인텔랩스 소장은 "스핀 큐비트는 전자를 가두는 형태인 트랜지스터와 유사한 구조"라며 "적절한 조건 하에서 저온을 유지하면 양자를 중첩 상태로 만들 수 있다"고 말했다. 이어 "열 노이즈 등 문제가 양자 특성에 영향을 주지 못한다"고 부연했다.
터널 폴스는 최초의 실리콘 스핀 큐비트 반도체다. 실리콘 스핀 큐비트에서 정보(0/1)는 단일 전자의 스핀(위/아래)에 인코딩되는 특징을 가지고 있다. 큐비트는 양자컴퓨팅에서의 기본 정보 단위다. 각 큐비트는 단일 전자 트랜지스터의 형태를 띄고 있어, 하이브리드 상보성 금속 산화물반도체(CMOS) 논리 공정 라인에서 사용되는 것과 유사한 과정으로 제조가 가능하다는 장점이 있다.
실리콘 스핀 큐비트는 양자 컴퓨팅에서 사용되는 반도체의 한 종류다. 학계에서는 초전도체, 이온 트랩, 광자, 다이아몬드 기반 큐비트가 주로 연구되고 있다. 인텔은 이날 이 경쟁에서 실리콘 스핀 큐비트가 양자 중첩에 유리해 양자 컴퓨팅 경쟁에서 앞설 것이라고 내다봤다.
울릭 소장은 "오늘날 많은 (양자 컴퓨팅용 반도체가) 수백 큐비트에 불과하다"며 "우리가 상상하는 문제들을 해결하기 위해서는 수백만 큐비트에 도달해야 한다"고 말했다. 그러면서 "실리콘 큐비트는 타 큐비트 유형(약 50나노미터)보다 최대 백만 배 작다"고 덧붙였다. 실리콘 큐비트가 확장에 더 유리하다는 이야기다.
한편, 터널 폴스는 미국 오레곤주에 위치한 D1에서 극자외선(EUV) 및 게이트·접촉 처리 기술 등을 통해 생산된다. 인텔은 웨이퍼는 2만4000개 이상의 퀀텀닷 디바이스 생산이 가능하며, 95% 수율 달성에 성공했다고 소개했다. 터널 폴스는 미국 메릴랜드 대학의 큐비트 공동 연구소, 샌디아 국립연구소 등에 제공되고 있다.
디일렉=노태민 기자 [email protected]
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