Qruise·괴테대, NV 센터 QPU 브링업 자동화 시연

NV 센터 제어 자동화의 배경

NV 센터는 다이아몬드 결정 내 결함을 이용한 고체 상태 큐비트로, 상온 동작이 가능하다는 점에서 연구·교육 현장에서 주목받아 왔다. 그러나 각 시스템의 특성에 맞춘 수작업 보정(calibration) 절차가 진입 장벽으로 작용해 왔다. Qruise의 이번 시도는 이 수작업 병목을 소프트웨어 계층으로 대체하는 데 초점을 맞춘다.

XQ1 브링업 시연 개요

이번 협력의 핵심 결과물은 XeedQ가 개발한 5큐비트 휴대용 QPU 'XQ1(Baby Diamond)'의 자동 브링업 시연이다. QruiseOS를 Quantum Machines OPX 기반 제어 스택에 통합함으로써, 기본적인 광 검출 자기 공명(ODMR) 실험부터 게이트 토모그래피까지 수작업 조정 없이 수행하는 것이 가능해졌다. 달성된 단일 큐비트 게이트 충실도는 99.8%를 상회한다.

미분 가능 디지털 트윈 기술

주목할 기술적 성과는 QruiseML을 활용한 QPU 전체의 '미분 가능 디지털 트윈' 구축이다. 이 디지털 모델은 큐비트와 제어 전자 장치의 물리적 거동을 시뮬레이션하며, 라비 주파수 및 진폭 변동에 강인한 제어 펄스를 최적화하는 데 활용된다. 시뮬레이션 예측과 실험 결과 간의 높은 상관관계가 하드웨어에서 검증되었다.

향후 목표와 HPC 통합 전망

Qruise와 MSQC는 다음 단계로 다중 큐비트 연산의 신뢰성 향상을 위한 얽힘(entangling) 게이트 연구로 협력을 확대할 예정이다. MSQC는 독일 헤센주 최초의 양자 컴퓨터를 운영하는 기관으로, 이번 협력은 NV 센터 기기를 고성능 컴퓨팅(HPC) 환경과 연동하는 경로를 모색하는 의미도 갖는다. Qruise는 하드웨어 종류에 무관하게 동작하는 소프트웨어 계층을 제공함으로써 연구·교육 기관의 접근성을 높이는 전략을 취하고 있다.

한계와 유의점

현재까지 발표된 성과는 5큐비트 단일 시스템에 국한된다. 다중 큐비트 얽힘 게이트의 충실도와 확장성은 아직 검증 단계에 있으며, 디지털 트윈 기반 최적화가 더 큰 규모의 시스템에서도 동일한 효과를 보일지는 추가 실험이 필요하다.