NVision, MRI용 유기분자 기반 양자컴퓨팅 큐비트 아키텍처 공개

NVision은 어떤 회사인가

NVision은 2015년 독일 울름대학교에서 분사한 기업으로, 현재 27개국 출신 140명의 임직원을 두고 있으며 이 중 40%가 박사학위 소지자다. 초기에는 질소-공공 결함 중심(NV center) 기술을 바탕으로 출발했으나, 2년 후 유기분자 기반으로 방향을 전환했다. 현재는 암세포 내 당 대사를 시각화하기 위해 핵스핀 신호를 강화하는 POLARIS 제품을 상용화 중이다. 총 €1억1000만을 조달한 가운데, 단순한 스타트업 단계를 넘어 실질적 매출 기반을 갖춘 기업으로 평가된다.

MRI 부산물에서 큐비트를 발굴하다

NVision은 MRI용 분자 개발 과정에서 MRI에는 적합하지 않은 분자들을 폐기하는 대신 이를 재검토했다. 그 결과, 이 분자들이 긴 수명, 주소 지정 가능, 조율 가능한 큐비트로 활용될 수 있으며, 본질적인 광자 인터페이스도 내재하고 있음을 확인했다. 예컨대 MRI용 편극 당 분자는 실온에서 최대 5분의 스핀 수명을 가진다. 기술 개발은 이미 4년 전부터 진행되어 왔다.

PIQC 아키텍처의 구조와 특징

NVision이 PIQC(발음은 '픽시')라고 부르는 이 아키텍처는 실리콘 전자기판 위에 수 나노미터 두께의 유기 박막을 적층한 광자집적회로(PIC)를 활용한다. 역할 분담이 명확한데, 핵스핀이 큐비트 역할을 하고, 전자스핀이 광자 인터페이스로 기능하며, 광자는 분자 큐비트 간의 얽힘 연산만 담당한다. 광자를 큐비트나 메모리로 쓰지 않기 때문에 광손실에 매우 관대하다. 광자 기반 양자컴퓨터에서 허용 가능한 광손실이 약 2% 수준인 반면, 이 구조에서는 70%의 광손실도 허용된다. 얽힘 시도가 실패하면 성공할 때까지 반복할 수 있기 때문이다.

확장성과 분산 컴퓨팅 가능성

스핀 큐비트 계열인 만큼, 이 아키텍처는 웨이퍼 한 장에 수십만에서 최대 수백만 개의 큐비트를 집적할 수 있다고 NVision은 주장한다. 이 경우 완전한 양자컴퓨터 시스템이 서버 랙 하나에 들어갈 수 있다. 또한 광자 인터커넥트 기반 구조의 특성상 분산 양자컴퓨팅도 기본적으로 지원 가능하다.

기술적 맥락과 평가상의 유의점

이 접근법의 가장 큰 차별점은 '신기술'이 아니라는 점에 있다. NVision은 10년 이상 유기분자 기술을 양자센싱에 적용해 왔으며, 현재 이를 상용화 중이다. 이는 검증되지 않은 신규 기술 대비 신뢰도 측면에서 유리한 출발점을 제공한다. 다만 양자컴퓨팅 부문은 아직 상용화 단계에 이르지 않았으며, 수십만~수백만 큐비트 집적 주장은 현시점에서 로드맵 수준의 전망임을 감안할 필요가 있다.