컴퓨팅
양자 인터넷을 위한 빌딩 블록이 구체화되고 있나요?
양자 인터넷의 빌딩 블록이 등장하고 있다
양자 컴퓨팅은 기술의 다양한 하위 분야에서 큰 진전을 이루고 있습니다. 여기에는 큐비트 수 증가부터 양자 네트워킹 개발, 완전히 새로운 물질 상태, 양자 네트워킹을 위한 운영 체제, 그리고 AI 훈련에서 최초 사용 사례 찾기까지 포함됩니다.
관심을 가져야 할 또 다른 분야는 양자 광원 개발입니다. 이는 얽힌 광자 쌍만을 생성하는 방식으로 빛이 방출되는 유형이며, 바로 그것만을 의미합니다. 얽힌 입자는 분리되어 있어도 서로 상호작용을 유지하여 양자 특성의 전달이 가능합니다.
이 얽힘은 양자 컴퓨터를 네트워킹하는 데 핵심이 될 것이며, 양자 광원만이 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 양자 데이터를 전달할 수 있습니다.
지금까지 신뢰할 수 있는 양자 광원을 만들기는 어려웠습니다. 한 가지 옵션은 비선형 광학을 활용하는 것으로, 고수율 비선형 광학 일리노이 대학교 연구원들이 최근 개발한을 이용하는 것입니다.
또 다른 옵션은 이미 칩과 레이저에 사용되고 있는 에 의존하는 반도체 질화 갈륨에 의존하는 것이지만, 이는 아직 진행 중인 작업입니다.
새로운 유망한 옵션이 이제 열리고 있으며, 희귀 금속 원소인 에르븀을 사용합니다. 독일-덴마크 협력으로 개발된 EQUAL 이니셔티브 (에르븀 기반 실리콘 양자 광원)는 헬름홀츠-센터 드레스덴-로젠도프 (HZDR)와 덴마크 공과대학 (DTU)가 참여했습니다.
왜 에르븀이 양자 네트워킹에 중요한가
에르븀은 희귀 금속 원소(원자 번호 68)이며, 주로 형광 특성 때문에 사용됩니다.
변형된 에르븀 유리 또는 결정은 광섬유를 통해 전송되는 신호를 위한 레이저 광증폭기로 사용됩니다. 또한 수술 및 치과에 사용되는 레이저(Er:YAG 레이저)에서도 유용한데, 강력하지만 매우 얕은 레이저 에너지를 생성합니다.
에르븀은 주로 희귀 금속이 풍부한 광석에서 생산되며, 종종 토륨이 풍부한 매장지와 연관됩니다.
에르븀이 빛을 방출하는 능력은 양자 응용에 이상적인 광원이어야 하지만, 현재까지 실제로 구현하기는 어려웠습니다. 에르븀은 빛에 의해 충분히 강하게 자극되지 않기 때문입니다. 따라서 현재 형태로는 광원과 양자 칩 및 메모리 사이에서 양자 정보가 과도하게 손실됩니다.
“가장 어려운 목표 중 하나는 양자 광원을 양자 메모리와 통합하는 것입니다. 이는 몇 년 전만 해도 비현실적으로 보였지만, 이제 우리는 앞으로 나아갈 길을 보고 있습니다.”
Søren Stobbe – 덴마크 공과대학 (DTU) 교수
나노포토닉스가 에르븀의 양자 잠재력을 여는 방법
덴마크 공과대학의 연구가 여기서 돌파구를 마련했습니다. 그들은 에르븀을 빛에 훨씬 더 반응하도록 만들 수 있는 새로운 나노포토닉 기술을 개발했습니다.
이 방법은 에르븀 광 방출체와 상업적으로 제작된 나노포토닉 실리콘 장치를 결합합니다.
출처: HZDR
이는 CMOS 기술을 사용하여 웨이퍼 규모로 제작할 수 있는 장기 수명 양자 메모리의 길을 열었습니다.
“우리는 고급 이온 빔 기술을 사용해 에르븀 원자를 작은 실리콘 구조에 삽입하고, 초고순도 실리콘을 사용하면 성능이 어떻게 향상되는지 연구할 계획입니다.”
Dr. Yonder Berencén – HZDR 이온 빔 물리 및 재료 연구소 교수
이러한 양자 시스템은 양자 네트워킹 및 통신 외에도 다양한 응용 분야에 활용될 수 있으며, 특히 매우 낮은 전력 소비를 갖는 통합 포토닉스와 새로운 나노제조 방법이 주목받고 있습니다.
기술 비전은 DTU의 나노포토닉 칩을 재료, 나노전기역학, 나노리소그래피 및 양자 시스템 분야의 독특한 기술과 결합하는 데 기반합니다. 현재 다양한 유형의 양자 광원이 존재하지만, 이들 중 대부분은 양자 메모리와 작동하지 않거나 광섬유와 호환되지 않습니다.
Søren Stobbe – 덴마크 공과대학 (DTU) 교수
에르븀 기반 양자 광원의 실제 적용 사례
이러한 프로젝트의 가장 중요한 적용 분야는 양자 컴퓨터 네트워킹이며, 에르븀을 사용하면 광섬유 통신에 사용되는 동일한 파장의 빛과 호환됩니다.
일반 광섬유 네트워크가 일반 통신 데이터 흐름과 동시에 양자 정보를 전달할 수 있음이 최근 입증되었습니다, 기존 광섬유 인프라를 활용할 수 있는 능력은 양자 네트워크를 경제적으로 실현 가능하게 만드는 데 중요합니다.
이 연구는 오늘날 기술에 통합될 수 있는 양자 장치를 구축하기 위한 기반을 마련할 것입니다.”
Dr. Yonder Berencén – HZDR 이온 빔 물리 및 재료 연구소 교수
이 연구는 Beamfox Technologies ApS (나노기술)와 Lizard Photonics ApS (통합 포토닉스)의 지원 및 장비를 받아 수행되었습니다.
양자 컴퓨팅에 투자하기
Honeywell / Quantinuum
(HON )
Quantinuum은 Honeywell Quantum Solutions와 Cambridge Quantum의 합병 결과입니다.
Honeywell은 (약 52% 지분) 회사의 대주주로 남아 있으며, $50억 가치의 자금 조달 라운드 이후입니다. 설립자 Ilyas Khan은 약 20%를 소유한 것으로 보고됩니다. 기타 주주로는 JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM, JP Morgan이 포함됩니다.
향후 Quantinuum의 잠재적 IPO는 더 큰 기업 구조조정의 일환으로 진행될 수 있으며, 최대 200억 달러 규모로 추정하고 2026년에서 2027년 사이에 진행될 가능성이 있습니다.
양자 컴퓨팅은 Honeywell 사업의 핵심이 아니며, 주로 항공우주, 자동화, 특수 화학 및 재료 분야에 집중되어 있습니다.
하지만 이러한 각 분야는 양자 컴퓨팅으로부터 혜택을 받을 수 있으며, 특히 계산 화학과 양자 사이버 보안은 Honeywell에게 경쟁사 대비 이점을 제공할 수 있습니다.
현재 회사의 주요 모델은 H2이며, 56개의 트랩 이온 큐비트 칩으로 99.895%의 2큐비트 게이트 충실도를 보입니다.
회사는 가능한 많은 큐비트를 추가하는 것보다 오류를 최소화한 고품질 컴퓨팅을 추구해 왔으며, 이를 ‘내결함성 양자 컴퓨팅’이라고 부릅니다.
이 접근법은 ‘더 나은 큐비트, 더 나은 결과’라는 회사의 슬로건으로, 비슷한 수의 큐비트가 100~1,000배 더 신뢰할 수 있는 결과를 달성합니다.
출처: Quantinuum
이는 방위 기업 Thales(HO.PA -0.96%)가 이미 Quantinuum과 협력하고 있으며, 국제 은행 HSBC와 JP Morgan도 협력하고 있기 때문에, 시급히 필요한 양자 내성 암호화에 차이를 만들 수 있습니다.
Quantinuum은 또한 제약, 재료 과학, 화학, 에너지 및 항공우주 분야에 활용 가능한 자체 양자 계산 화학 솔루션 InQuanto를 제공합니다.
다른 많은 양자 컴퓨팅 기업들처럼, Quantinuum은 ‘하드웨어-서비스형’인 Helios를 제공하여 사용자가 시스템을 직접 운영하는 복잡성 없이 양자 컴퓨팅을 활용할 수 있게 합니다.
Quantinuum은 2024년 11월 독일 Infineon과 파트너십을 체결했으며, 이는 유럽 최대의 반도체 제조업체입니다. Infineon은 통합 포토닉스와 제어 전자 기술을 제공하여 차세대 트랩 이온 양자 컴퓨터를 만드는 데 기여할 것입니다.
통합 포토닉스와 양자 네트워크가 실용적인 사용 사례에 가까워짐에 따라, 이 파트너십이 Quantinuum의 미래에 얼마나 중요한지 명확해지고 있습니다.
현재 시점에서, 회사의 다음 단계는 세계 최초의 AI 중심 포토닉스-양자 칩을 출시하는 것인 것으로 보입니다.
앞으로 몇 달 안에 Quantinuum은 진행 중인 협업 결과를 공유하여 획기적인 잠재력을 보여줄 예정입니다. 혁신적인 Gen QAI 기능은 약물 전달을 위한 금속 유기 프레임워크(MOF)의 활용을 강화하고 가속화하여, 보다 효율적이고 개인화된 치료 옵션을 위한 길을 열며, 자세한 내용은 Helios 출시 시 공개될 것입니다.
이 출판물의 발표는 Quantinuum에서 이루어진 AI와 양자 컴퓨팅 연결의 빠른 진전에 관한 일련의 뉴스 중 하나입니다.
더 많은 진행 중인 사용 사례는 회사의 미래 가치를 크게 높일 수 있으며, 따라서 Honeywell의 지분과 투자자들이 얻을 수 있는 잠재적 이익도 증가할 것입니다.
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