컴퓨팅
빛으로 이루어진 케이지가 양자 컴퓨팅의 메모리 문제를 해결할 수 있을까?
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병목 현상: 양자 컴퓨팅에 새로운 메모리가 필요한 이유
양자 컴퓨터가 일상적으로는 아니더라도 최소한 안정적으로 사용되기 위해서는 실리콘 반도체가 수행하는 대부분의 기능을 양자 컴퓨팅에 호환되는 부품으로 재현해야 합니다. 단순히 계산(프로세서/칩)뿐만 아니라 네트워킹과 메모리 기능까지도 말입니다.
네트워킹 기술은 발전하고 있습니다. QNodeOS라는 운영체제가 출시되었습니다. 양자 네트워킹에 전념합니다, 함께 대량 생산 가능한 광자 칩, 에르븀 나노포토닉 증폭기글렌데일 기존 광섬유 네트워크를 이용한 양자 텔레포테이션.
하지만 기억은 더욱 파악하기 어려운 것이었다. 음파가 일종의 하이브리드 해결책을 제공할 수도 있지만 안정성 문제로 돌아가서.
이러한 어려움은 큐비트가 극도로 불안정하여 초전도체 물질, 환경 간섭으로부터의 완벽한 격리, 그리고 극저온을 필요로 하기 때문에 발생합니다.
네트워킹은 클러스터 내의 다른 물리적 큐비트로 정보를 전달함으로써 메모리 부족 문제를 부분적으로 완화할 수 있지만, 이 방법에는 한계가 있습니다. 결국 복잡한 계산을 위해서는 양자 데이터를 안정적으로 보존할 수 있는 (양자 기준으로) 장기간 지속되는 메모리 시스템이 필요할 것입니다.
이것이 바로 독일의 훔볼트 대학교 베를린, 슈투트가르트 대학교, 라이프니츠 광자 기술 연구소의 연구원들이 달성한 것으로 보입니다.
연구팀은 양자 데이터를 전례 없는 오랜 시간 동안 보존할 수 있는 나노 크기의 "빛의 우리"를 개발했습니다. 연구 결과는 과학 저널 Light: Science & Applications에 발표되었습니다.1, 제목 아래 '광 케이지 내 광 저장: 다중화 양자 메모리를 위한 확장 가능한 플랫폼".
나노 크기의 "빛의 우리"란 무엇일까요?
양자 메모리는 양자 정보(큐비트)를 손상 없이 저장하고 보존할 수 있는 구성 요소를 의미합니다.
실제로 이는 RAM과 유사하게 작동합니다. 장기적인 데이터 저장을 위한 것이 아니라, 계산 과정의 다음 단계에서 데이터에 접근할 수 있도록 유지하는 역할을 합니다.
이를 위해서는 세 가지 연속적인 단계가 필요합니다.
- 양자 상태를 포착합니다.
- 이 상태를 휘발성 큐비트보다 더 안정적인 형식으로 저장합니다.
- 추가 처리를 위해 데이터를 검색합니다.
3D 프린팅으로 제작된 광 케이지의 작동 원리
독일 연구진의 연구 기반은 "빛의 우리"입니다. 이 나노 크기의 구조물은 빛이 양자적 특성을 잃지 않고 빛을 가둘 수 있도록 설계되었습니다.
출처: 빛
이 특정 사례에서는 세슘 원자의 원자 증기로 채워진 속이 빈 도파관을 사용했습니다.
이 구조물들은 나노프린팅 기술, 특히 상용 3D 프린팅 시스템을 이용한 2광자 중합 리소그래피를 사용하여 제작되었습니다.
반응성이 높은 세슘 환경에서 장기적인 안정성을 확보하기 위해 구조물에 보호층을 코팅했으며, 5년간의 작동 후에도 성능 저하가 관찰되지 않는 등 탁월한 내구성을 보여줍니다.
출처: 빛
기존 양자 메모리 대비 장점
이 디자인은 이전 시도들에 비해 독특한 장점을 제공합니다.
첫째, 이러한 나노 프린팅 구조는 세슘 원자의 빠른 확산을 가능하게 합니다. 이를 통해 원자 증기로 핵을 채우는 데 필요한 시간을 수개월에서 단 며칠로 단축하는 동시에 우수한 광장 가둠 특성을 유지할 수 있습니다.
둘째, 이 설계는 핵심 영역에 대한 독특한 측면 접근을 가능하게 하여 필요할 때 양자 데이터를 쉽게 검색할 수 있도록 합니다.
"우리는 3D 나노프린팅 공정이 제공하는 다용성과 재현성을 활용하여 기체와 유체가 중심부 내부로 빠르게 확산될 수 있는 유도 구조를 만들었습니다."
이를 통해 이 플랫폼은 도파관의 칩 내 제작뿐만 아니라 칩 간 확장까지 진정한 확장성을 확보하여 동일한 성능을 가진 여러 칩을 생산할 수 있습니다.
이러한 확장성 덕분에 산업 상용화 단계에 도달하는 것이 훨씬 쉬워집니다. 동일한 칩에 여러 개의 광 케이지를 구현할 수 있어 양자 프로세서의 전체 메모리 용량을 늘릴 수 있습니다. 단일 칩 내의 변동은 2나노미터 미만으로 유지되었으며, 칩 간의 차이는 15나노미터 미만으로 유지되었습니다.
서로 다른 조명 케이지 간의 저장 성능이 최소화되고 일관적이기 때문에 이 설계는 엔지니어에게 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다.
스크롤하려면 스와이프하세요 →
| 양자 메모리 접근법 | 저장된 여기 / 매체 | 일반적인 작동 조건 | 확장 및 통합 | 주요 절충점 |
|---|---|---|---|---|
| 나노프린팅으로 제작된 "빛의 우리"(본 작품) | 유도된 광 펄스가 집단적인 원자 여기(중공 코어 도파관 내 세슘 증기)에 매핑됨 | 실온보다 약간 높은 온도에서 작동하며, 극저온 기술이나 복잡한 원자 포획 장치는 사용하지 않습니다. | 3D 나노프린팅(이광자 중합)은 반복 가능하고 다중화된 온칩 구조를 지원하며, 제어/판독을 위한 측면 접근 방식을 제공합니다. | 여기에 표시된 저장 시간은 수백 나노초 단위입니다. 주요 장점은 제조 용이성, 다중화 및 완화된 작동 조건입니다. |
| 저온 원자 앙상블 메모리 | 레이저 냉각된 원자 구름에서의 원자 여기 현상 | 초고진공, 레이저 냉각, 포획 광학 장치 (복잡한 실험실 인프라) | 연구 환경에서는 높은 성능을 발휘하지만, 칩 우선 접근 방식에 비해 소형화 및 대규모 배포가 더 어렵습니다. | 물리적 성능은 탁월하지만, 시스템 복잡성과 설치 공간 제약으로 인해 실제 배포에 제약이 있을 수 있습니다. |
| 희토류 원소가 도핑된 결정 | 고체 도핑 물질(예: 희토류 이온)의 광학적 여기 | 최상의 일관성을 위해서는 종종 극저온 냉각이 필요합니다. 안정적인 고체이지만 냉각이 까다롭습니다. | 잠재적으로 소형화된 모듈; 통합은 포토닉스 패키징 및 결합 손실에 따라 달라집니다. | 강력한 결맞음 잠재력을 가지고 있지만, 온도/냉각 및 결합 효율은 실질적인 제약 조건입니다. |
| 스핀 기반 메모리(NV 센터/스핀 앙상블) | 고체 내 전자/핵 스핀 상태 | 환경은 매우 다양합니다(대개 통제된 환경에서 작동하며, 최적의 성능을 위해 극저온 환경을 사용하는 경우도 있습니다). | 고체 소자 집적에 매력적이지만, 광학 인터페이스 및 제조 수율 측면에서 어려움이 있을 수 있습니다. | 수명이 긴 스핀 상태는 유망하지만, 광자와 스핀 간의 상호작용이 병목 현상이 될 수 있습니다. |
| 초전도 공진기 메모리 | 초전도 회로에서의 마이크로파 광자/여기 | 극저온(희석 냉장고) 작동 | 초전도 프로세서와의 뛰어난 호환성을 자랑하며, 확장성은 극저온 배선, 열 예산 및 냉장고 용량에 따라 달라집니다. | 오늘날 주요 QC 스택과의 긴밀한 통합이 가능하지만, 극저온 기술과 시스템 수준의 복잡성은 불가피합니다. |
대부분의 양자 컴퓨팅 기술과 비교했을 때 또 다른 큰 차이점은 광 케이지 메모리가 실온보다 약간 높은 온도에서 작동하며 극저온 냉각이 필요하지 않다는 점입니다. 이는 광 케이지 메모리를 더욱 안정적일 뿐만 아니라 훨씬 경제적으로 만들어 줍니다.
광 케이지는 데이터를 얼마나 오랫동안 저장할 수 있나요?
광 케이지는 유도된 광 펄스를 집단적인 원자 여기로 매우 효율적으로 변환할 수 있게 해줍니다. 그런 다음 광학 제어 레이저를 사용하여 필요에 따라 빛을 방출하고, 추가적인 양자 계산을 위해 데이터를 추출할 수 있습니다.
연구팀은 소수의 광자만 포함하는 감쇠된 빛 펄스를 수백 나노초 동안 저장하는 데 성공했습니다.
출처: 빛
이 시간 척도는 짧아 보일 수 있지만, 양자 네트워킹 및 광자 메모리 관점에서 볼 때, 특히 상온에서 작동하는 시스템의 경우 매우 길고 안정적인 저장 기간을 의미합니다.
광 메모리를 이용한 양자 네트워크 확장
지금까지 네트워크는 메모리 부족을 보완하는 데 도움이 되었지만, 반대로 안정적인 메모리는 더욱 복잡한 네트워크를 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다.
양자 메모리는 안정적인 저장 장치를 제공함으로써 중계 노드 역할을 하여 양자 네트워크의 신뢰성과 범위를 크게 향상시킬 수 있습니다. 이는 여러 양자 칩을 하나의 슈퍼컴퓨터에 통합하고 물리적으로 멀리 떨어진 양자 컴퓨터를 연결하는 데 있어 중요한 진전입니다.
맺음말
양자 컴퓨팅은 지난 몇 년 동안 네트워킹과 더 크고 확장 가능한 양자 칩 개발 등에서 비약적인 발전을 이루었습니다. 하지만 완전한 양자 컴퓨터나 대규모 양자 네트워크를 구현하는 데 있어 부족했던 부분은 바로 안정적인 메모리 구성 요소였습니다.
이러한 개선된 광 케이지의 활용은 저렴하고 신뢰할 수 있는 제조 공정 덕분에 양자 컴퓨팅 개발을 가속화하는 데 핵심적인 역할을 할 수 있을 것입니다.
다음 단계는 기존 양자 칩을 이용한 실제 테스트와 반도체 파운드리의 표준 공정에 통합하기 위한 제조 공정 최적화가 될 가능성이 높습니다.
양자 컴퓨팅에 투자
허니웰/퀀티넘(HON)
(HON )
Quantinuum은 Honeywell Quantum Solutions와 Cambridge Quantum의 합병으로 탄생했습니다.
Honeywell은 여전히 이 회사의 최대 주주(아마도 52% 지분 보유)입니다. 10억 달러의 가치를 지닌 모금 라운드 이후설립자 일리아스 칸은 회사 지분 약 20%를 소유하고 있는 것으로 알려졌습니다. 다른 주주로는 JSR Corporation, 미쓰이, 암젠, IBM, JP모건 등이 있습니다.
퀀티넘의 기업공개(IPO) 가능성, 이는 더 큰 규모의 기업 구조조정의 일환일 수도 있다. 분석가들은 그 가치가 최대 20억 달러에 달할 것으로 추정합니다. 2026년과 2027년 사이에 발생할 수 있음.
양자 컴퓨팅은 허니웰 사업의 핵심이 아니며, 허니웰의 사업은 항공우주, 자동화, 특수 화학 및 소재 제품에 더 집중되어 있습니다.
그러나 이러한 각 도메인은 특히 양자 컴퓨팅의 이점을 얻을 수 있습니다. 컴퓨터 화학 양자 사이버보안을 통해 Honeywell은 잠재적으로 경쟁사에 비해 유리한 위치를 차지할 수 있습니다.
현재 회사의 주요 모델은 다음과 같습니다. H2의 후속 모델이자 "세계에서 가장 정확한 양자 컴퓨터"인 헬리오스이 시스템은 98개의 완전 연결된 물리적 큐비트를 보유하고 있으며, 모든 큐비트 쌍에 걸쳐 단일 큐비트 게이트 충실도 99.9975%, 이중 큐비트 게이트 충실도 99.921%라는 기록적인 수치를 달성했습니다.
또한 우리는 Helios를 활용하여 대규모 시뮬레이션을 수행했습니다. 고온 초전도 그리고 양자 자기학은 모두 실제 산업 분야에 적용될 수 있는 명확한 경로를 가지고 있습니다.
이 회사는 단순히 가능한 한 많은 큐비트를 추가하는 것보다 오류가 거의 없는 고품질 컴퓨팅을 추구하여 이른바 "내결함성 양자 컴퓨팅"을 구현해 왔습니다.
이 접근 방식은 "더 나은 큐비트, 더 나은 결과"라는 회사 이름에 걸맞게, 비슷한 양의 큐비트로 100~1,000배 더 신뢰할 수 있는 결과를 달성합니다.
출처: 양자
이는 시급히 필요한 양자 내성 암호화에 상당한 변화를 가져올 수 있습니다. 방위산업체 탈레스(호파 -0.96%)는 이미 Quantinuum과 협력 중입니다., 그대로 HSBC와 같은 국제 은행 JP 모건.
Quantinuum은 또한 자체 양자 계산 화학을 제공합니다. 인콴토, 제약, 재료 과학, 화학, 에너지, 항공우주 응용 분야에 사용할 수 있습니다.
다른 많은 양자 컴퓨팅 회사와 마찬가지로 Quantinuum은 Helios를 "서비스형 하드웨어(Hardware-as-a-Service)"로 제공합니다.이를 통해 사용자는 시스템을 직접 운영하는 데 따른 복잡성에 신경 쓰지 않고도 양자 컴퓨팅의 이점을 누릴 수 있습니다.
Quantinuum은 2024년 XNUMX월 독일 Infineon과 파트너십을 체결했습니다., 유럽 최대의 반도체 제조업체. Infineon은 통합 광자 및 제어 전자 기술을 제공하여 차세대 트래핑 이온 양자 컴퓨터를 만드는 데 도움을 줄 것입니다.
집적 광자 기술이 실용화 단계에 가까워짐에 따라, 이번 파트너십이 퀀티넘의 미래에 얼마나 중요한 역할을 할지 분명해졌습니다. 현재로서는 퀀티넘이 세계 최초의 AI 중심 광자 양자 칩을 출시하는 것이 다음 목표가 될 것으로 보입니다.
앞으로 몇 달 동안 Quantinuum은 진행 중인 협업의 결과를 공유하고 생성적 AI에서 양자 기반 발전의 획기적인 잠재력을 선보일 예정입니다.
혁신적인 Gen QAI 기능은 약물 전달을 위한 금속 유기 프레임워크의 사용을 향상시키고 가속화하여 더욱 효율적이고 개인화된 치료 옵션을 위한 길을 열어줄 것입니다. 자세한 내용은 Helios 출시 때 공개될 예정입니다.
지속적인 활용 사례가 많아질수록 회사의 미래 가치가 크게 상승할 수 있으며, 결과적으로 허니웰의 지분 가치도 높아질 수 있습니다.
생성형 양자 AI: AI의 잠재력을 최대한 발휘하다
(자세한 내용은 보고서에는 Honeywell의 자동화, 항공우주 및 첨단 소재 산업 활동의 나머지 내용이 나와 있습니다..)
최신 Honeywell(HON) 주식 뉴스 및 동향
참고 연구
1. 고메즈-로페즈, E., 리터, D., 김, J. et al. 광 케이지 내 광 저장: 다중화 양자 메모리를 위한 확장 가능한 플랫폼. 가벼운 과학 응용 15, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-025-02085-5
