아이온큐(IONQ), 이온 하나로 컴퓨터를 만든다고? (feat. 양자컴퓨팅, 트랩드 이온)

  아이온큐 로고 이온 하나로 컴퓨터를 만든다니, 이게 무슨 소리일까 양자컴퓨터 회사라고 하면 흔히 슈퍼컴퓨터보다 조금 더 빠른 컴퓨터 정도로 오해하기 쉽습니다. 그런데 아이온큐라는 이름을 처음 들으면 더 황당한 상상을 하게 됩니다. 이온(Ion)이라는 눈에 보이지도 않는 작은 입자를 큐(Q, 큐비트)로 쓴다니, 마치 원자 하나하나를 붙잡아서 컴퓨터 부품으로 쓴다는 이야기처럼 들리기 때문입니다. 그런데 놀랍게도 이 상상이 거의 정확합니다. 아이온큐는 실제로 전기적으로 하전된 원자, 즉 이온을 진공 챔버 속 공중에 띄워 붙잡아 놓고, 그 이온 하나하나에 레이저를 쏘아 정보를 저장하고 계산을 수행하는 방식으로 양자컴퓨터를 만듭니다. 우리가 흔히 쓰는 컴퓨터가 전기 신호의 온오프, 즉 0과 1로 계산한다면 양자컴퓨터는 이온의 양자 상태를 이용해 0과 1이 동시에 겹쳐 있는 상태, 이른바 중첩을 활용합니다. 마치 동전을 던진 순간 앞면인지 뒷면인지 결정되기 전, 공중에서 빙글빙글 도는 동안에는 앞면과 뒷면이 동시에 존재하는 것과 비슷한 상태를 이온으로 구현하는 셈입니다. 이 독특한 방식 덕분에 아이온큐는 IBM이나 구글이 택한 초전도체 방식과는 전혀 다른 길을 걷고 있는 회사로 주목받고 있습니다. 트랩드 이온 방식, 왜 아이온큐는 이 길을 택했을까 양자컴퓨터를 만드는 방법에는 여러 갈래가 있습니다. IBM과 구글은 극저온 초전도 회로를 이용하는 초전도 큐비트 방식을 씁니다. 반면 아이온큐가 택한 방식은 트랩드 이온, 우리말로 옮기면 이온가둠 방식입니다. 이 방식은 자연에 존재하는 원자를 그대로 이온화시켜 큐비트로 쓰기 때문에, 모든 이온이 물리적으로 완전히 동일한 성질을 갖습니다. 비유하자면 초전도 방식이 공장에서 반도체 회로를 하나하나 새겨 넣어 인공적으로 큐비트를 만드는 것이라면, 트랩드 이온 방식은 자연이 이미 완벽하게 똑같이 찍어낸 부품을 그대로 가져다 쓰는 셈입니다. 그래서 이 방식은 큐비트 하나하나의 품질과 정확도가 매우 높고, 상온에 가...