“양자컴퓨터 핵심부품 국산화” 성균관대, TWPA 독자 개발[세상&]

성균관대학교 연구진이 개발한 TWPA 패키지(왼쪽)와 TWPA 칩(오른쪽)의 모습. [성균관대학교 제공]

[헤럴드경제=정주원 기자] 양자컴퓨터의 핵심 부품인 진행파 파라메트릭 증폭기(TWPA)가 국내 기술로 개발됐다. 양자기술 핵심 소재·부품·장비의 국산화라는 점에서 의미가 크다는 평가다.

성균관대학교는 정연욱 양자정보공학과 교수 연구팀이 TWPA 독자 개발에 성공했다고 25일 밝혔다. 연구팀은 칩 설계부터 제작·패키징·극저온 성능 평가까지 전 과정을 자체 기술로 수행했다.

TWPA는 양자컴퓨터에서 발생하는 미세한 양자 신호를 증폭하는 장치다. 양자 신호는 잡음에 매우 취약하기 때문에 양자역학적 한계 수준에서 잡음을 최소화한 ‘양자한계 증폭기’ 기술이 필수적이다.

이번에 개발된 TWPA는 2980개의 조셉슨 접합으로 구성된 초전도 칩으로, 양자 프로세서(QPU)와 함께 극저온 환경에서 작동하는 핵심 부품이다. 연구팀은 ▷증폭률 20dB 이상 ▷주파수 대역폭 1GHz 이상 ▷삽입 손실 1dB 이하 등 주요 성능 지표에서 세계 최고 수준을 확보했다고 설명했다.

성균관대학교 정연욱 교수, 김영두, 고영우, 박종원 연구원. [성균관대학교 제공]

특히 이번 성과는 단순한 시제품 개발을 넘어 양산성을 고려한 설계와 패키징 기술까지 확보했다는 점에서 의미가 있다. 연구팀은 현재 엔지니어 샘플(ES)을 국내외 연구자들에게 제공하며 성능 검증을 진행 중이다.

TWPA를 포함한 파라메트릭 증폭기 기술은 미국과 유럽 등 일부 선도국가만 보유하고 있으며 이중용도 특성으로 인해 수출통제 대상에 포함된 전략 기술이다. 이런 상황에서 핵심 부품을 국내 기술로 확보했다는 점은 향후 기술 자립과 산업 경쟁력 측면에서 중요한 전환점으로 평가된다.

연구에 참여한 김영두 연구원은 “칩 설계부터 제작까지 빠르게 개발할 수 있었던 것은 국내 반도체 공정 기술이 뒷받침됐기 때문”이라며 “양자칩 분야에서도 세계 최고 수준의 경쟁력을 확보하고 싶다”고 말했다.

정연욱 교수는 “양자기술이 산업화 단계로 빠르게 전환되는 시점에서 핵심 부품을 자체 확보했다는 점이 중요하다”며 “향후 기술 이전이나 창업 등을 통해 상용화를 추진할 계획”이라고 밝혔다.