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[IT뉴스]양자컴퓨터 내부를 그림처럼 재구성해 CT처럼 본다

온카뱅크관리자

2025-11-17 09:37:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST, '다중 광학모드 양자 토모그래피' 기술 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="87gy3i6bs2">
          <p contents-hash="221f880caa8bb6f57bd94cd2ca6b74ccd53fdd8ef628f2b7a32a26b0ef736ccd" dmcf-pid="6zaW0nPKw9" dmcf-ptype="general"> [이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 복잡한 다중 광학모드 양자 연산을 CT처럼 볼 수 있는 기술을 개발하고, 차세대 양자컴퓨팅과 양자통신 기술에 접목할 가능성을 제시했다.</p>
          <p contents-hash="8bc78a69470999388003d1fa2d1edd517de6fd074e599cb205cd441f391ea1e6" dmcf-pid="PqNYpLQ9OK" dmcf-ptype="general">KAIST는 라영식 물리학과 교수 연구팀이 빛을 이용해 연산하는 양자컴퓨터의 내부에서 일어나는 다중 광학모드 양자연산의 특성을 빠르고 정확하게 파악할 수 있는 ‘양자연산 토모그래피(Quantum Process Tomography)’ 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e1b37deb65a1a30800455319dcf4ef12674f715e7046c551ad991cc90f75f3df" dmcf-pid="QBjGUox2Db" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="라영식 교수(아래 왼쪽에서 두 번째)와 김명식 임페리얼컬리지 런던대 교수(왼쪽 위)를 비롯한 연구진.(사진=KAIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/17/Edaily/20251117093548132qspo.jpg" data-org-width="670" dmcf-mid="46Kasz1yDV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/17/Edaily/20251117093548132qspo.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            라영식 교수(아래 왼쪽에서 두 번째)와 김명식 임페리얼컬리지 런던대 교수(왼쪽 위)를 비롯한 연구진.(사진=KAIST)
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="643dc80576174f3e8c8573fb9ba5ff3c20efd20836ea3bdb5380f911789ea1ed" dmcf-pid="xbAHugMVsB" dmcf-ptype="general">
           ‘토모그래피(Tomography)’는 의료용 CT처럼 보이지 않는 내부 구조를 다양한 데이터를 바탕으로 복원하는 기술이다. 양자컴퓨팅에서도 동일하게 여러 실험 데이터를 이용해 양자연산 내부의 작동 원리를 재구성하는 기술이 필수적이다.
          </div>
          <p contents-hash="42ec34a226b7c0752ab21064bebdbafc5fb12bbf10ecb3446ef58b077d8ef7c3" dmcf-pid="yrUdcFWIsq" dmcf-ptype="general">양자컴퓨터가 기존 컴퓨터보다 성능을 내려면 동시에 조작할 수 있는 양자 단위의 수가 많아야 한다. 하지만 큐빗이나 광학 모드의 수가 늘어날수록 토모그래피에 필요한 작업량이 기하급수적으로 증가해 기존 기술로는 5개 이상의 광학 모드를 분석하는 것조차 어려웠다.</p>
          <p contents-hash="55052c51b2a68810596c75c063c8635b35b3538ee75034167a22bf17159d9a7f" dmcf-pid="WmuJk3YCwz" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 기술로 양자연산 내부에서 무슨 일이 일어나는지 CT 촬영하듯 명확하게 그려낼 수 있게 됐다.</p>
          <p contents-hash="dd38629e286649e3fee22668165c8fbe09f873bed5825c95e95fbf9bdbbd61d0" dmcf-pid="Ys7iE0GhI7" dmcf-ptype="general">양자컴퓨터 안에서는 여러 개의 빛 신호가 서로 영향을 주며 복잡하게 얽혀 움직인다. 연구팀은 비선형 광학 과정을 정밀하게 기술하는 새로운 수학적 표현을 도입했다.</p>
          <p contents-hash="847f7ae245c453c74e446fb0714b4f46918ef6ee1e6c67157a91c7f4a34385ea" dmcf-pid="GFdCXx9UDu" dmcf-ptype="general">빛이 서로 영향을 주고받으며 변하는 복잡한 양자 상태를 빛이 얼마나 증폭되고 어떻게 변했는지에 대한‘증폭 행렬’과 외부 환경 때문에 생긴 잡음이나 손실이 얼마나 섞였는지에 대한‘잡음 행렬’이라는 두 가지 도구를 이용했다.</p>
          <p contents-hash="fd71a133a0e20f3db0b7b22b06e730c20235e4368eae2c2fae1aa1c8fa7f3eeb" dmcf-pid="H3JhZM2umU" dmcf-ptype="general">이 방식은 빛이 본래 가진 양자특성 변화(이상적인 변화)와 현실 세계에서 피할 수 없는 잡음(비이상적인 변화)을 각각 따로, 동시에 정확하게 볼 수 있는 ‘양자 상태 지도’를 만든 것으로 실제 양자컴퓨터의 동작을 더 현실적으로 규명할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="1675f44fdf50979f2c54ba10d59ced1fb97f9570bae9f4962880a7b953aaf693" dmcf-pid="X0il5RV7sp" dmcf-ptype="general">연구팀은 양자연산이 어떻게 작동하는지 알아내기 위해 여러 종류의 ‘빛 신호(양자상태)’를 입력하고, 그 결과가 어떻게 바뀌었는지 하나하나 정밀하게 관찰했다. 모은 데이터는 통계 기법(최대우도추정)을 이용해 ‘실제로 내부에서 어떤 연산이 일어났는지’를 역으로 추적했다.</p>
          <p contents-hash="231a44d495ce3e66ef0643dd76d87369150e1c680abae2a6e8f4cd98226e11ee" dmcf-pid="ZpnS1efzr0" dmcf-ptype="general">그 결과, 필요한 계산량을 줄여 16개의 광학 모드(빛 신호)가 서로 얽혀 작동하는 대규모 양자연산을 실험적으로 규명했다.</p>
          <p contents-hash="35d055092c135d0861ac7e83c2083cec733ac1ae1528470c6efe74eab6edb1f9" dmcf-pid="5ULvtd4qw3" dmcf-ptype="general">라영식 교수는 “양자컴퓨팅의 필수 기반기술인 양자연산 토모그래피의 효율을 높였다”며 “향후 양자컴퓨팅·양자통신·양자센싱 등 다양한 양자기술의 확장성과 신뢰성을 높이는 데 기여할 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="fdd3f097dfaa86a8d63fabb19a7ba4b2375390e0ee9f4ba707b1ca5e57b1e120" dmcf-pid="1uoTFJ8BsF" dmcf-ptype="general">연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’에 지난 11일 온라인판으로 출판됐다.</p>
          <p contents-hash="b9d943012fe750e006fdf6b06092cfa4aec065b8e81baf49f6b19379f53648ed" dmcf-pid="t7gy3i6bDt" dmcf-ptype="general">강민구 (science1@edaily.co.kr) </p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 이데일리. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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