독일 율리히연구소, 이온트랩 QPU 'JION'을 엑사스케일 HPC와 연계 운영

JION이란 무엇인가

JION(Jülich trapped-ION)은 이테르븀-171(¹⁷¹Yb⁺) 이온을 큐비트로 사용하는 게이트 기반 이온트랩 양자프로세서다. eleQtron이 개발한 독자 기술인 MAGIC(Magnetic Gradient Induced Coupling)을 핵심 제어 방식으로 채택했으며, 이 기술의 가장 큰 특징은 기존 이온트랩 시스템에서 흔히 쓰이는 개별 레이저 광학 설정을 완전히 배제한다는 점이다.

MAGIC 기술의 기술적 특징

MAGIC 방식은 정적 자기장 기울기와 전역 마이크로파 펄스를 조합해 개별 큐비트를 주소 지정하고 다중 큐비트 게이트 연산을 수행한다. 이 방식은 세 가지 주목할 만한 이점을 제공한다. 첫째, 레이저 광학 장치 없이 RF 신호로 큐비트를 제어하므로 시스템 구조가 단순해진다. 둘째, 이온을 가두는 RF 폴 트랩이 상온에서 작동 가능해 초전도 QPU에서 필수적인 희석 냉각기가 불필요하다. 셋째, 자기장 기울기 결합이 장거리에 미치므로 트랩 배열 안에서 비인접 이온 간에도 직접 게이트 연산이 가능하며, 이는 회로 합성 과정에서 발생하는 SWAP 게이트 부담을 줄인다.

JUNIQ 인프라와 HPC 연계

JION은 JSC의 통합 양자컴퓨팅 인프라인 JUNIQ 플랫폼에 편입됐다. JUNIQ는 양자프로세서를 JSC의 모듈식 슈퍼컴퓨팅 클러스터와 연결하는 아키텍처를 갖추고 있으며, 현재 JUPITER 엑사스케일 시스템도 그 대상에 포함된다. 이 연계를 통해 수송 최적화, 재료과학, 화학 시뮬레이션 분야의 하이브리드 양자-고전 연산이 가능해진다.

NRW 및 EU 자금 구조

JION 개발의 재정적 토대는 노르트라인-베스트팔렌(NRW)주 문화과학부가 지원한 약 4년 반 기간의 EPIQ 프로그램으로, 총 2,100만 유로 규모다. 여기에 더해 두 건의 추가 지원이 확정됐다. SQALING 프로젝트는 EU ERDF/JTF 재원 약 2,500만 유로를 eleQtron에 배정하며, MAGIC 이온트랩 시스템을 평면형 칩 기반 아키텍처로 확장하는 것을 목표로 한다. Q-STAR.NRW 프로젝트는 약 3,500만 유로 규모로, 라인란트 탄광 지역의 경제 전환 지원을 위해 최대 200큐비트급 반도체 양자컴퓨터를 JUNIQ에 추가 도입하는 데 집중한다. 세 프로젝트를 합산하면 이 생태계에 투입되는 공공 자금은 총 약 8,100만 유로에 달한다.

의미와 한계

이번 통합은 이온트랩 방식의 양자프로세서가 실제 HPC 인프라와 접목된 사례라는 점에서 의미가 있다. 레이저 없는 마이크로파 제어 방식이 실용 규모에서 어느 수준의 충실도와 게이트 속도를 달성하는지는 아직 공개된 수치가 없다. 또한 현재 운영 중인 큐비트 수나 게이트 충실도 등 구체적 성능 지표가 공식 발표에 포함되지 않아, 실질적인 연산 역량 평가는 추후 벤치마크 결과를 기다려야 한다.