인텔은 '상호 연결 병목 현상' 해결 방안에 관한 주요 연구 결과를 발표했다고 13일 밝혔다. 

상호 연결 병목 현상은 극저온 희석냉장고에 위치한 양자 칩과 큐비트를 제어하는 복잡한 실온 전자기기 사이에 존재하는 현상을 의미한다. 인텔은 큐텍, 델프트 공과대학교, 네덜란드 국영 응용 과학연구소와 함께 연구 결과를 발표했다. 인텔 측은 해당 연구 결과가 연구 과학 저널 '네이처(Nature)'지에 게재됐다고 밝혔다. 

양자 컴퓨팅의 주요 병목 현상은 희석 냉장고에서 극저온으로 저장된 양자 칩과 큐비트를 제어하는 실내 온도 제어 전자 장치 간 발생하는 현상이다. 극저온 온도에서 제어 전자 장치를 하이파이로 작동시키는 것은 소위 '상호연결 또는 배선 병목 현상'을 극복하는 핵심 요소다. 

인텔은 22나노미터(nm) 핀펫(FinFET) 저전력 기술을 활용해 제작한 큐비트용 극저온 제어칩 호스리지를 도입했다. 지난해에는 호스리지 2세대 칩을 발표했다. 호스리지는 복잡한 양자 시스템 제어 배선을 간소화하기 위해 가능한 양자와 가깝게 극저온 냉장고에서 양자 컴퓨터 작동을 위한 핵심 제어 기능을 제공한다.

이번 연구 결과는 상용 CMOS 기반 극저온 컨트롤러가 실온 전자 제품과 동일한 충실도(99.7%)에서 2 큐비트 프로세서를 일관적으로 제어한다는 것을 무작위 벤치마킹을 통해 성공적으로 증명했다. 인텔 측은 "양자 컴퓨팅을 위한 극저온 전자 분야에서 중요한 이정표를 수립했다"고 밝혔다. 

인텔과 큐텍은 동일한 케이블을 사용해 두 개의 큐비트를 제어하는 주파수 다중화에 성공했다. 호스리지는 다중화를 통해 큐비트 제어에 필요한 무선 주파수 케이블의 수를 절감함으로써 이러한 한계의 해결을 목표로 하고 있다.

인텔과 큐텍 연구진은 기존의 컴퓨터보다 양자 컴퓨터에서 더 효율적인 2큐비트 알고리즘인 도이치-조사 알고리즘(Deutsch-Jozsa Algorithm)을 활용해 컨트롤러의 프로그래밍 가능성을 입증했다.

인텔 측은 “무작위 벤치마킹을 통해 입증된 이번 연구 결과가 양자 제어 전자 장치를 단순화하기 위해 고도로 통합되고 확장 가능한 솔루션으로서 호스리지의 초기 목표를 입증했다"며 "멀티 큐비트 알고리즘과 노이즈가 많은 중간 규모의 양자 장치에 직접 적용될 수 있다는 것을 증명했다”고 말했다.