후지쯔(Fujitsu)가 일본 이화학연구소(RIKEN)와 공동으로 256큐비트 초전도 기반 양자컴퓨터 개발에 성공했다. 이를 기반으로 내년에 1천 큐비트 규모의 양자컴퓨터를 선보일 예정이다.

후지쯔는 256큐비트 초전도 양자컴퓨터를 완성해 하이브리드 양자 컴퓨팅 플랫폼에 통합했다고 23일 밝혔다.

이 시스템은 단일 칩 기반으로 세계 최고 수준의 큐비트 집적도를 구현했으며 실사용 환경에 투입 가능한 점에서 실용화 측면에서도 중요한 의미를 가진다고 후지쯔 측은 설명했다.

256큐비트 시스템은 후지쯔가 운영 중인 하이브리드 양자컴퓨팅 플랫폼에 통합돼 기업 및 연구기관의 실제 응용 연구에 바로 투입될 예정이다. 해당 플랫폼은 기존 64큐비트 양자컴퓨터 및 40큐비트 시뮬레이터와 병행해 작동하며 클라우드 프론트엔드를 통해 양자-고전 하이브리드 연산을 지원한다.

플랫폼은 병렬 회로 실행을 통한 처리량 향상, 노이즈 감소를 위한 오류 억제 및 보정, 문제 분할, 양자 회로 절단 기술 등을 통해 복잡한 계산 문제를 해결할 수 있는 기반을 제공한다.

이번 개발은 후지쯔-이화학연구소 공동 협력센터의 연구 성과다. 일본 문부과학성(MEXT)의 지원을 받은 이 센터는 2021년 출범 이후 2025년 3월까지 1단계 협력을 진행했으며 4월부터 2단계에 돌입했다. 주요 목표는 1천큐비트급 양자컴퓨터의 핵심 기술 확보와 응용 연구 확대다.

이를 바탕으로 후지쯔는 2026년 회계연도 내 1천 큐비트 시스템을 공개할 계획이다. 이 시스템은 현재 건설 중인 후지쯔 테크놀로지 파크 내 신규 시설에서 개발되고 있으며 향후에는 이를 초과하는 고큐비트 시스템 개발도 이어질 예정이다.

특히 완전 오류 보정(Fault Tolerant Quantum Computing)을 지원하는 시스템 구축을 목표로 하고 있다. 이를 바탕으로 한 논리 큐비트 구현과 논리 양자 게이트 연산 등 오류 보정 실험도 256큐비트 시스템을 통해 본격 진행할 계획이다.

이번에 개발된 256큐비트 시스템은 동일한 냉각 용량을 유지하면서도 4배 높은 컴포넌트 밀도를 달성한 것이 특징이다. 후지쯔는 이를 위해 3차원 접속 구조를 채택하고 고효율 열 설계와 고집적 패키지 기술을 새롭게 도입했다고 밝혔다.

후지쯔는 성능 향상을 위해 패키지 크기와 배선 수를 대폭 확대해 칩 설계도를 개선했다고 설명했다. 큐비트 칩 크기는 20mm에서 36mm로, 패키지 지름은 111mm에서 120mm로 증가했다. 전송 케이블 수는 기존 80개에서 320개로 4배 늘었고 전체 패키지 높이는 363mm에서 438mm로 확장됐다.

또 레이저 미세가공 기술을 도입, 공정 전 4.1%였던 저항 변동 계수(CV)를 공정 후 0.6%로 낮췄다. 이에 따라 전체 가공 시간도 기존 대비 3분의 1로 단축됐다.

후지쯔는 이번 256큐비트 시스템을 올해 1분기부터 하이브리드 양자 플랫폼을 통해 외부 고객에게 제공하고 있다. 고객사는 후지쯔와 공동으로 재료 설계, 약물 발견, 금융 시뮬레이션 등 양자 응용기술 개발에 나설 수 있다.

연구팀은 "이번 발표는 초전도 양자 컴퓨터의 실용화와 복잡한 문제들을 해결할 수 있는 잠재력을 끌어내기 위한 또 다른 중요한 단계를 의미한다"고 이번 성과를 설명했다.