Rigetti Novera QPU, Qblox·QuantrolOx 통합으로 하루 만에 2큐비트 게이트 구현

통합 실험 구성

이번 통합 실험은 Qblox Cluster 제어 시스템을 Novera QPU에 물리적으로 연결하고, QuantrolOx의 Quantum EDGE 소프트웨어가 Cluster에 명령을 전달하는 방식으로 구성됐다. 목표는 9큐비트 칩에서 2개 판독선(readout line)에 걸친 6개 큐비트를 특성화하는 것이었다. Novera의 디바이스 위상(topology)과 설계 파라미터는 Quantum EDGE에 사전 탑재되어 있어, 하드웨어 설정 이후 특성화 작업을 즉시 시작할 수 있었다. QuantrolOx 측 엔지니어는 초기 설정과 측정을 전면 원격으로 수행했다.

브링업·단일 큐비트 특성화 과정

실험팀은 우선 오른쪽 판독선에 위치한 큐비트 2·5·8번(QB2, QB5, QB8)과 튜너블 결합기 C13·C18을 대상으로 브링업을 진행했다. Quantum EDGE의 자동화 워크플로는 광대역 공진기 분광, 공진기 동작점 확인, 큐비트-공진기 쌍 지정, 큐비트 전력 분광 순으로 전개됐으며 3개 큐비트에 대한 전체 초기 브링업이 3분 이내에 마무리됐다.

단일 큐비트 튜닝 단계에서는 라비(Rabi) 펄스 진폭 측정, 램지(Ramsey) 측정을 통한 큐비트 주파수 재보정, 펄스 보정을 거쳐 판독 충실도(readout fidelity)를 최적화했다. 이후 T₁ 및 T₂ 에코 결어긋남 시간을 측정했고, 단일 큐비트 무작위 벤치마킹(randomized benchmarking)으로 마무리했다. Qblox·QuantrolOx 조합으로 측정된 결어긋남 시간은 Rigetti 자체 전용 제어 전자장치로 얻은 값과 비교 가능한 수준이었다.

2큐비트 게이트 구현

큐비트 쌍 튜닝 단계에서는 QB5와 QB8 간 상호작용에 초점을 맞춰, 튜너블 결합기 C18의 영점 결합 및 최대 결합 조건을 도출했다. 이를 바탕으로 두 큐비트 사이에 CZ 게이트를 구현했다. 주목할 점은 해당 칩이 iSWAP 게이트 최적화 설계를 기본으로 함에도 CZ 게이트 구현이 원활히 이루어졌다는 점이다. 이는 QPU의 유연성과 제어 전자장치 품질, 측정 소프트웨어의 정밀도가 복합적으로 작용한 결과로 해석된다. 무작위 벤치마킹은 후속 실험으로 예정되어 있으나, 상호작용 플롯의 선명도와 규칙성은 높은 충실도를 시사한다.

의미와 한계

이번 시연은 개방형 QPU 에코시스템의 실현 가능성을 실험적으로 확인했다는 점에서 의의가 있다. 당초 1주일로 예상했던 측정 일정이 하루 안에 완료된 것은 통합 시스템의 효율성을 뒷받침한다. 다만 CZ 게이트의 충실도는 벤치마킹 미완료 상태이며, 6큐비트 전체에 대한 2큐비트 게이트 성능 데이터도 아직 공개되지 않았다. 또한 결과가 특정 Novera 칩 하나에서 나온 단일 시연임을 감안할 때, 재현성과 확장성에 대한 추가 검증이 필요하다.