아이온큐·드비어스·AWS, 다이아몬드 박막 기술로 양자 컴퓨팅 산업화 돌파구 마련

양자 컴퓨팅 기업 아이온큐(IONQ)와 드비어스 그룹 계열의 합성 다이아몬드 전문 기업 엘리먼트 식스(Element Six), 그리고 아마존 웹 서비스(AWS) 연구진이 양자 등급 다이아몬드 박막 개발에서 중대한 기술적 돌파구를 마련했다.

고품질, 고수율의 다이아몬드 박막을 생산할 수 있는 이번 기술 개발로, 역사적으로 소규모 맞춤 제조에만 국한되었던 다이아몬드 기반 양자 소자를 산업 규모로 제조할 수 있는 길이 열렸다고 외신이 10일(현지시각) 보도했다.

보도에 따르면 아이온큐(IonQ)의 메모리 강화 광자 상호 연결 및 중계기와 같은 핵심 기술에 직접적으로 적용된다.

연구진은 다이아몬드 박막을 실리콘이나 질화규소 같은 기존 반도체 기판에 성공적으로 접합하는 기술을 개발해 다이아몬드의 극한 물성을 활용한 양자 기술이 기존 반도체 제조 기술과 인프라를 활용해 대규모로 확장될 수 있는 변곡점을 제시했다.

아이온큐는 모듈형으로 상호 연결된 양자 처리 장치(QPU)를 기반으로 데이터센터 규모의 양자 컴퓨터를 구축하는 것이 가장 효과적인 방법이라고 믿고 있다. 이는 엔비디아(NVIDIA)의 인피니밴드(InfiniBand) 기술 인수 사례처럼 기존 컴퓨팅에서 성공적으로 입증된 방식이다.

이런 모듈형 아키텍처의 핵심 과제는 고품질, 고수율의 제조 기술을 확보하는 것인데, 이번 다이아몬드 박막 기술은 그 해결책을 제시했다. 연구팀이 개발한 다이아몬드 박막은 양자 메모리와 같은 첨단 양자 소자에 사용하기 위한 엄격한 요건을 충족한다.

특히 이번 기술은 파운드리 호환성과 이종 집적이라는 두 가지 핵심 이점을 제공한다.


첫째, 파운드리 호환성은 다이아몬드 박막을 실리콘 기판과 결합함으로써 다이아몬드에서는 불가능했던 표준 파운드리 호환 제조 공정을 구현할 수 있게 됐다는 것을 의미한다. 이를 통해 전문 파운드리와의 통합이 가능해져, 소규모 R&D 클린룸을 넘어 산업 규모의 다이아몬드 양자 소자 제조가 가능해진다.

둘째, 이종 집적(Heterogeneous Integration)은 다이아몬드의 최첨단 양자 성능을 기존 반도체 산업의 검증된 소재 및 부품과 결합하는 것을 의미한다. 예를 들어, 이온큐의 다이아몬드 칩 기반 양자 메모리는 이제 전자 제어 라인을 갖춘 기능화된 기판에 통합돼 더욱 효율적인 제어가 가능해졌다. 향후 이 플랫폼은 질화규소로 제작된 스위치, 검출기 등을 갖춘 복잡한 광자 집적 회로에 양자 메모리를 통합할 수 있는 길을 열었다.

이러한 기술적 진보는 양자 메모리(실리콘 공극 메모리), 다이아몬드 기반 양자 센서(질소 공극 센서), 그리고 관성 항법에 사용되는 미세전자기계 시스템(MEMS) 등 다양한 첨단 기술의 스케일링 과제를 해결하는 데 기여할 것으로 기대된다.


이번 획기적인 발전은 아이온큐 양자 시스템의 핵심인 컴퓨팅 및 네트워킹 하드웨어가 파운드리 규모의 반도체 공정을 활용해 발전을 가속화할 수 있음을 의미한다. 특히 이온큐는 지난 6월 인수한 라이트싱크를 통해 확장 가능한 양자 아키텍처의 기반이 될 양자 상호 연결 시스템을 개발하고 있었다.

또한, 아이온큐는 최근 벡터 아토믹(Vector Atomic) 인수를 발표하며 양자 컴퓨팅 및 네트워킹을 넘어 GPS가 차단된 환경에서도 향상된 내비게이션을 지원하는 NV 다이아몬드 양자 센서와 같은 첨단 센싱 기술 분야로 영역을 확장하고 있다. 이번 양자 등급 다이아몬드 박막 개발은 이러한 센싱 애플리케이션의 중요성을 더욱 부각하고, 이온큐를 컴퓨팅, 네트워킹, 센싱 전반에 걸친 가장 완벽한 양자 플랫폼으로 자리매김하게 했다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com


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