[대한경제=심화영 기자] 양자표준기술 전문기업 SDT(대표 윤지원) 가 한국표준과학연구원(KRISS)이 주관하는 국가 플래그십 과제 ‘이터븀(Yb) 기반 1000큐비트 중성원자 양자컴퓨터(QPU) 플랫폼 개발’ 사업에 합류한다고 22일 밝혔다.

글로벌 양자컴퓨팅 시장은 빠르게 팽창하고 있다. 미국의 큐에라(QuEra), 프랑스의 파스칼(Pasqal), 영국의 콜드쿼anta 등 중성원자 플랫폼 기업이 수백 큐비트급 QPU를 잇달아 시연하면서, 기술·투자 경쟁이 치열해지는 추세다.

이번 KRISS 주관 플래그십 사업은 단순히 큐비트 수를 늘리는 기술 경쟁을 넘어, 자국 기술 기반의 독자 QPU 플랫폼을 확보해 글로벌 양자산업 주도권을 확보하겠다는 의미다.

이번 프로젝트에는 LG전자, 우신기연, 미 스탠포드대학교, MIT(매사추세츠공과대학) 등이 공동참여 연구기관으로 참여해, 국내외 최고 수준 연구진이 힘을 모은 ‘양자 컴퓨팅 드림팀’이 꾸려졌다는 평가가 나온다.

이번 사업은 단순한 기관 간 협업을 넘어 실질적인 ‘원팀(One-Team)’ 체제 구축을 목표로 한다. 사업 총괄책임자인 문종철 KRISS 박사를 중심으로, 최순원 MIT 교수, 최준희 스탠포드대 교수, 윤지원 SDT 대표 등 주요 연구자는 모두 MIT-하버드 초냉각 원자 센터(CUA, Center for Ultracold Atoms) 출신 혹은 소속 연구진이라는 공통점을 갖고 있다. CUA는 글로벌 양자컴퓨팅 기업 ‘큐에라(QuEra Computing)’ 를 탄생시킨 세계적 연구기관이다.

이번 플래그십 과제의 핵심은 이터븀 원자(Yb)를 기반으로 한 중성원자 QPU(Quantum Processing Unit) 플랫폼 개발이다. 중성원자 플랫폼은 초전도체나 이온트랩 방식과 달리, 수백~수천 개의 원자를 광학 격자에 정렬해 큐비트로 활용하는 구조로, 확장성·연결성·게이트 정확도 면에서 장점이 크다.

특히 이터븀은 전자 스핀 구조가 단순하고 ‘결맞음 시간(coherence time)’이 길어 대규모 물리 큐비트 구현에 적합한 원소로 꼽힌다. 글로벌 양자 스타트업들이 잇따라 이터븀 기반 시스템을 선택하는 이유도 이 때문이다. 실제로 최근 수년간 수백 큐비트 규모의 중성원자 QPU 시연 결과가 잇따르면서, 상용화가 가시권에 들어왔다는 평가가 나온다.

KRISS는 이터븀 원자 제어 분야에서 세계 최고 수준의 원천기술을 보유하고 있으며, 이를 토대로 국산 독자 아키텍처 및 제어 방법론을 결합한 차세대 QPU 플랫폼 개발을 목표로 하고 있다. 이번 국가 플래그십 과제를 통해 원천·응용·산업화를 포괄하는 전주기(全週期) 기술개발 체계를 구축하고, 글로벌 기술 경쟁에서 한국 기술이 주도권을 확보하는 발판을 마련하겠다는 구상이다.

SDT는 이번 프로젝트에서 1000큐비트급 QPU 플랫폼의 물리부 개발을 담당한다. 구체적으로는 두 가지 핵심 역할을 맡는다.

첫째, 큐비트의 정밀 제어를 위한 FPGA(Field Programmable Gate Array) 기반 고속 레이저 제어 시스템과 통합 제어 솔루션을 구축한다. FPGA는 초고속 병렬 연산이 가능한 프로그래머블 반도체로, 양자 시스템에서 수천 개의 광 제어 신호를 실시간으로 조정하는 ‘두뇌’ 역할을 한다.

둘째, 상용화 및 양산을 위한 ‘모듈형 광학 시스템(Modular Optical System)’ 개발을 추진한다. 기존 연구용 양자 플랫폼은 부피가 큰 광학테이블 위에 구축되어 이동과 유지보수가 어렵다는 한계를 지녔다. SDT는 이러한 물리적 제약을 해소하기 위해 레이저 냉각·원자 포획·이미징 판독 등 주요 기능별 광학계를 모듈화하고, 이를 소형화·표준화해 설치 편의성과 확장성을 갖춘 상용화 기반 아키텍처를 실현할 계획이다.
 

윤지원 SDT 대표는 “이번 과제는 대한민국 양자컴퓨팅 산업화의 분수령이 될 프로젝트”라며 “정밀 제어·광학 모듈화 기술 등 SDT의 핵심 역량을 총동원해 1000큐비트 QPU 플랫폼 개발 기반을 완성하겠다”고 밝혔다.