IBM, 모듈형 극저온 2기 연결 성공…2029년 내결함성 양자컴퓨터 로드맵 가속

무슨 일이 있었나

IBM은 두 개의 모듈형 극저온 챔버를 결합해 단일 냉각 환경으로 운용하는 시스템을 공개했다. 결합 구조물은 높이와 너비 모두 약 2.4미터(8피트)를 넘는 대형 구성으로, 초기 테스트에서 5일 이내에 액체 헬륨 온도인 4켈빈(K)에 도달한 뒤 최종적으로 15밀리켈빈(mK) 이하까지 냉각하는 데 성공했다. 초전도 큐비트가 정상 동작하려면 이 수준의 극저온 환경이 필수적이다.

각 모듈의 진공 챔버는 IBM이 현재 가장 폭넓게 사용하는 기존 양자 시스템 대비 최대 12배의 배선 공간을 확보했다. 이는 단순한 물리적 이점을 넘어, 칩 간 연결 수를 늘려 여러 양자 프로세서를 하나의 대형 연산 단위로 묶는 '모듈형 확장'의 실질적 기반이 된다.

출처별 강조점·차이

두 출처 모두 냉각 성능 수치와 L-커플러, 로드맵 일정을 공통으로 전했다. 다만 The Quantum Insider는 L-커플러의 기술적 역할과 IBM Quantum System Two의 핵심 구성 요소 세 가지가 이번 아키텍처에 내재됐다는 점, 각 부품을 독립적으로 시험·개선할 수 있는 설계 철학을 상세히 다뤘다. 전자신문은 15밀리켈빈이 우주 심연 온도보다 180배 이상 낮은 수준임을 명시해 물리적 맥락을 강조하고, 모듈 수 증가에 따른 열 관리·배선 복잡도·지연 등 구체적 엔지니어링 과제를 별도로 정리했다.

기술적 맥락

이번 아키텍처의 핵심 연결 소자는 'L-커플러'다. L-커플러는 서로 다른 양자 프로세서 간 양자 정보 전달과 협력 연산을 가능하게 하는 커플링 소자로, 사각형 박스 형태의 모듈 설계와 결합해 복수의 챔버를 밀착 배치하고 프로세서를 직접 연결하는 구조에 최적화되어 있다. 모듈 수를 늘릴수록 전체 시스템의 큐비트 수가 비례해 증가하는 확장 구조를 지향한다.

IBM은 오류 정정 효율을 높이는 새로운 오류 정정 코드와 효율적인 디코딩 기술도 병행 개발 중이다. 지난해 발표된 이 코드는 물리적 자원 소요를 대폭 줄이는 방향으로 설계됐으며, 하드웨어 확장 로드맵과 맞물려 Starling 계획의 핵심 축을 구성한다.

의미와 전망

IBM의 로드맵에 따르면, 올해 안에 차세대 프로세서인 Quantum Nighthawk를 해당 모듈에 탑재해 실제 운영 성능을 검증하고, 2027년까지 프로그래머블 큐비트 1,000개 이상을 갖춘 통합 시스템을 구축할 계획이다. 2029년 목표인 Quantum Starling 단계에서는 각 극저온 모듈에 수천 개의 큐비트가 탑재될 것으로 예측된다.

다만 현 단계는 냉각 인프라 검증에 해당하며, 실제 오류 정정 연산 성능과 큐비트 충실도 지표는 아직 공개되지 않았다. 프로세서 통합, 모듈 간 연결 지연, 대규모 열 관리 등 복수의 공학적 과제가 남아 있어, 1,000 프로그래머블 큐비트 목표와 현재 냉각 성공 사이의 간극을 메우는 과정이 향후 핵심 관전 포인트가 될 전망이다.