IBM, 모듈형 극저온 시스템 2기 연결 성공…내결함성 양자컴퓨터 로드맵 가속

두 모듈 연결, 무엇이 달라졌나

IBM이 이번에 공개한 시스템은 두 개의 모듈형 극저온 챔버를 하나의 냉각 환경으로 통합한 구성이다. 결합된 구조물은 높이와 너비 모두 약 2.4미터(8피트)를 넘으며, 5일 이내에 액체 헬륨 온도인 4켈빈까지 냉각한 뒤 최종적으로 15밀리켈빈 이하에 도달했다. 양자 프로세서가 정상 동작하려면 이 수준의 극저온 환경이 필수적이다.

각 모듈의 진공 챔버는 IBM의 기존 주력 양자 시스템 대비 최대 12배의 배선 공간을 제공한다. 배선 공간의 확대는 단순한 물리적 이점에 그치지 않는다. 칩 간 연결 수를 늘릴 수 있어, 여러 양자 프로세서를 하나의 대형 연산 단위로 묶는 이른바 '모듈형 확장'의 실질적 토대가 된다.

L-커플러: 프로세서 간 정보 공유의 열쇠

IBM은 별개의 양자 칩들을 연결하는 'L-커플러' 기술을 이번 아키텍처에 적용한다. L-커플러는 서로 다른 프로세서 간에 양자 정보를 전달하고 상호 협력 연산을 가능하게 하는 커플링 소자다. 사각형 박스 형태의 모듈 설계는 복수의 챔버를 일렬로 밀착 배치하는 데 유리하며, L-커플러를 통한 프로세서 직접 연결에 최적화되어 있다.

IBM의 양자 로드맵에 따르면 2027년까지 L-커플러를 활용해 최소 1,000개의 프로그래머블 큐비트를 보유한 통합 양자컴퓨터를 구현하는 것이 목표다. 이를 위해 IBM은 올해 안에 Quantum Nighthawk 프로세서를 해당 모듈에 탑재해 운용 성능 시험을 확대할 계획이다.

2029년 Starling, 어디까지 왔나

IBM은 2029년 출시 예정인 Quantum Starling을 세계 최초의 내결함성 양자컴퓨터로 규정하고 있다. Starling은 오류 정정, 프로세서 설계, 디코딩, 시스템 엔지니어링 전반에 걸친 통합 혁신을 전제로 하며, 출시 시점에는 각 극저온 모듈이 수천 개의 큐비트를 수용할 것으로 계획되어 있다.

Starling 계획은 지난해 물리적 자원 소요를 대폭 줄이는 새로운 오류 정정 코드 발표와 함께 공식화됐다. IBM은 핵심 하드웨어 부품 시연과 효율적인 오류 정정 디코딩 분야에서의 진전이 로드맵 일정에 맞게 이어지고 있다고 밝히고 있다.

기술적 함의와 남은 과제

이번 모듈 연결 성과는 양자 하드웨어 확장의 가장 어려운 병목 중 하나인 극저온 인프라의 모듈화 가능성을 실증했다는 점에서 주목된다. 새 아키텍처에는 IBM Quantum System Two의 필수 구성 요소 세 가지가 내재되어 있으며, 각 부품을 독립적으로 시험·개선·반복 제작할 수 있는 구조로 설계됐다.

다만 현 단계는 냉각 및 배선 인프라 검증에 해당하며, 실제 대규모 오류 정정 연산 시연까지는 프로세서 통합, 큐비트 충실도 유지, 모듈 간 연결 지연 등 복수의 공학적 과제가 남아 있다. 1,000 프로그래머블 큐비트 목표와 15밀리켈빈 냉각 성공 사이의 간극을 어떻게 메울지가 향후 핵심 관전 포인트다.