최근 크게 주목받고 있는 중성원자 기반 양자 컴퓨터는 큐비트 수를 쉽게 확장할 수 있다는 큰 장점이 있습니다. 이를 구현하는 방식은 크게 두 가지로 나뉩니다. 첫 번째는 레이저로 생성한 주기적인 격자에서 원자를 제어하는 광격자 기반 방식이며, 두 번째는 광집게 기반 시스템입니다. 광집게 중성원자 플랫폼의 가장 큰 장점은 큐비트의 확장성입니다. 충분한 세기를 가진 레이저만 있으면 광집게의 수를 쉽게 늘릴 수 있기 때문입니다. 또한, 중성원자 플랫폼의 또 다른 장점은 큐비트 간의 연결성입니다. 홀로그램 기술을 활용하여 3차원 공간에서 자유롭게 광집게 배열을 만들 수 있어, 모든 큐비트 간에 얽힘 연결이 가능해집니다. 이러한 특성 덕분에 조합최적화 문제 등을 해결하는 데 매우 유리한 환경을 제공합니다.
SDT는 레이저 조작과 광학 포획 기술에 대한 전문성뿐만 아니라, FPGA 기반 디지털 및 아날로그 장비를 제작하는 노하우를 보유하고 있어 중성원자 기반 양자컴퓨팅 커뮤니티에 기여하고 있습니다. 이러한 기술을 기반으로 SDT는 2026년 말까지 300큐비트 규모의 3D 중성원자 양자컴퓨터 개발을 목표로 도전하고 있습니다.
중성원자 양자 플랫폼은 타 플랫폼에 비해 뛰어난 확장성과 연결성을 자랑하며 최근 많은 주목을 받고 있습니다. 하지만, 사용되는 주요 소재, 부품 및 장비의 수급이 원활하지 않아 연구에 어려움이 발생하고 있습니다.
중성원자 양자 플랫폼은 원자와 레이저의 상호작용 구현이 핵심 기술이며, 이를 위한 부품 및 장비는 크게 레이저 기술, 레이저 제어를 위한 광학 및 전자 소재 기술, 그리고 진공 기술로 나뉩니다. SDT는 고려대학교 물리학과 김민혁 교수와 협력하여 중성원자 플랫폼 실험을 위해 중성원자 양자 플랫폼의 모든 구성요소를 지휘하는 전자 모듈, 원자 큐비트를 제어하기 위한 좁은 선폭을 갖는 외부 공진기 레이저 개발, 그리고 레이저 주파수를 안정화하는 실험 셋업을 포함한 광학 모듈을 개발하고 있습니다.
Image courtesy of Prof. Minhyuk Kim
