성균관대학교는 25일 양자컴퓨터 핵심부품인 TWPA(진행파 파라메트릭 증폭기)를 순수 국내 기술로 독자 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

이번에 개발된 TWPA는 양자컴퓨터에서 발생하는 미세한 신호를 증폭하는 핵심 장치로, 양자역학적 한계 수준까지 잡음을 줄인 초정밀 증폭기다. 기술 난도가 매우 높아 미국 등 일부 선도국가만 보유한 전략 기술로 평가된다.

성균관대 양자정보공학과 정연욱 교수 연구팀은 칩 설계부터 제작, 패키징, 극저온 평가까지 전 과정을 자체 기술로 수행했다. 연구팀은 지난해 12월 첫 워킹다이(WD) 웨이퍼를 확보한 이후 현재 엔지니어 샘플(ES)을 국내외 연구자들에게 배포하며 성능 검증을 진행 중이다.

양자컴퓨터는 0과 1을 동시에 표현하는 '큐비트'를 기반으로 작동하며, 이 과정에서 발생하는 신호는 매우 미세해 고성능 증폭기가 필수적이다. TWPA는 양자프로세서(QPU)와 함께 극저온 환경에서 작동하는 핵심 부품으로, 양자컴퓨터 구현의 필수 요소로 꼽힌다.

이번에 개발된 TWPA는 2,980개의 조셉슨 접합으로 구성된 초전도 칩으로, 증폭률 20dB 이상, 주파수 대역폭 1GHz 이상, 포화세기 100dBm 이상, 삽입손실 1dB 이하 등 세계 최고 수준의 성능을 확보했다. 특히 상용화를 위한 수율과 양산성, 패키징 기술까지 확보했다는 점에서 산업적 의미가 크다는 평가다.

양자컴퓨터 기술은 최근 산업화 속도가 빨라지는 가운데, 초전도 방식은 글로벌 대기업들이 채택하는 대표적인 기술 경로다. 성균관대 연구진은 이미 20~50큐비트 규모 양자프로세서를 공급한 경험을 바탕으로 국내 초전도 양자기술을 선도하고 있다.

TWPA를 포함한 파라메트릭 증폭기 기술은 군사·민간 이중용도(dual-use) 특성으로 인해 첨단 반도체와 함께 수출통제가 이뤄지는 전략 품목이다. 이번 성과는 핵심 소부장 국산화를 통해 기술 자립도를 높였다는 점에서도 의미가 있다는 분석이다.

정연욱 교수는 "이번 성과는 양자컴퓨터 핵심부품을 자체 기술로 확보하고 상용화를 위한 기반까지 마련했다는 점에서 중요하다"며 "향후 기술이전이나 창업을 통해 산업화에 나설 계획"이라고 밝혔다.

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