Quobly, 300mm 상용 공정으로 실리콘 스핀 큐비트 핵심 연산 3종 시연

300mm 공정에서의 핵심 연산 시연

양자컴퓨터 구동에 필수적인 세 가지 기본 연산—큐비트 읽기, 단일-큐비트 게이트, 2-큐비트 게이트—이 단일 QSOI® 칩 위에서 모두 구현됐다. 해당 칩은 프랑스 이제르주 크롤에 위치한 STMicroelectronics 상용 300mm 팹에서 FD-SOI CMOS 기술로 제조된 것이다. 연구소 실험 환경이 아닌 실제 반도체 양산 라인을 통해 이 세 연산을 하나의 칩에서 동시에 구현했다는 점이 이번 발표의 핵심이다. 다만 충실도(fidelity)·결맞음 시간 등 구체적인 성능 수치는 이번 발표에 포함되지 않았으며, 관련 세부 지표는 향후 학술 논문을 통해 공개될 예정이다.

QSOI® 기술 구조와 STMicroelectronics 협력

QSOI®는 FD-SOI 반도체 플랫폼 위에 실리콘 스핀 큐비트와 FD-SOI 트랜지스터를 단일 칩에 공동 집적하는 방식으로, 제어 전자회로를 큐비트 소자와 같은 기판 위에 구현할 수 있다. 핵스핀 잡음을 억제하기 위해 동위원소 농축 실리콘-28을 적용하며, 처음부터 대규모 집적과 반복 생산 적합성을 설계 목표로 삼았다. Quobly는 STMicroelectronics와 협력해 자체 설계 및 공정 플로우를 상용 팹 환경으로 이전하는 작업을 진행 중이다. 이번 발표와 함께, 양자 회로와 극저온 회로의 동일 칩 공동 집적 시연 및 극저온 환경에 특화된 공정 설계 키트(PDK) 개발 완료도 함께 공개됐다.

Alloy 제품 로드맵과 상업화 경로

이번 결과는 Quobly의 Alloy 양자컴퓨터 제품군 로드맵과 직결된다. 첫 번째 시스템인 Alloy Pioneer는 2026년 말 클라우드 방식으로 초기 사용자에게 제공될 계획이며, 고성능컴퓨팅(HPC)과 연구 분야의 얼리어답터를 주요 대상으로 한다. 장기 목표는 2032년까지 100만 큐비트 시스템 구현이다. Quobly는 고전 컴퓨팅의 비약적 성능 향상을 이끈 VLSI(초대규모집적) 원리를 양자컴퓨팅에 적용하는 전략을 취한다. 즉, 물리 인프라를 큐비트 수에 비례해 늘리지 않고 반도체 집적 방식으로 연산 규모를 확대하는 경로로, 기존 데이터센터 인프라와의 호환성을 전제로 한다.

기술적 맥락과 남은 과제

실리콘 스핀 큐비트는 기존 CMOS 팹 인프라를 활용할 수 있다는 점에서 대규모 생산 측면의 잠재적 강점으로 주목받아 왔다. 스핀 큐비트 개념은 1998년 양자점 기반 제안으로 처음 학계에 등장했으며, 이후 수십 년간 실험실 수준의 검증이 이어졌다. 이번 시연은 그 강점을 실제 상용 공정 환경에서 처음으로 입증했다는 점에서 의미가 있다. 다만 이번 결과는 어디까지나 초기 개념 검증 단계로, 수백만 개의 동일 큐비트를 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일하게 재현하는 것, 게이트 오류율을 양자 오류 정정 임계값 이하로 낮추는 것 등 핵심 공학 과제는 아직 본격적으로 해결해야 할 단계다.