Edwards Vacuum·Atlas Copco, 10⁻¹² mbar 초고진공·10 mK 극저온으로 양자컴퓨터 공급망 구축 선점

디코히어런스: 양자기술의 근본 장벽

큐비트는 중첩과 얽힘이라는 두 가지 양자 특성을 통해 고전 비트 대비 우월한 정보처리 잠재력을 가진다. 그러나 세 번째 특성인 디코히어런스는 수십 년째 실용화의 걸림돌로 작용하고 있다. 이온트랩, 중성원자, 초전도 회로, 광자 기반 등 어떤 방식으로 구현하든 큐비트는 외부 환경과의 아주 작은 상호작용만으로도 양자 상태를 잃는다. 먼지 입자 하나, 미세한 진동, 미아(stray) 광자 하나도 양자 연산 과정을 무력화할 수 있다.

초고진공: 기체 분자 충돌을 차단하다

진공 환경이 갖춰지지 않은 일반 조건에서 큐비트는 매초 수조 개의 기체 분자와 충돌하며 즉각적으로 디코히어런스를 일으킨다. Edwards Vacuum은 10⁻¹² mbar 수준의 초고진공(XHV) 환경을 구현해 이 문제를 해결한다. 현재 이 사양의 시스템을 이미 고객사에 납품 중이며, 로드맵상 향후 더 낮은 압력 달성도 계획하고 있다. XHV 시스템은 이온트랩 양자컴퓨터와 양자 중력계 등 양자센서 분야 모두에 적용된다.

희석냉각기와 10 mK 극저온

초전도 큐비트 기반 양자컴퓨터와 양자통신용 단일광자 검출기는 열에 의한 디코히어런스를 막기 위해 절대온도 0.01 K(약 10 mK) 수준까지 냉각해야 한다. 이는 심우주 온도보다 수백 배 낮은 값이다. 희석냉각기는 이 극저온을 구현하는 장치로, 진공 기술과 헬륨 순환 설비가 복합적으로 요구된다. Edwards Vacuum은 희석냉각기 제조사와의 협력을 통해 냉각 시스템에 필요한 펌핑 솔루션도 공급한다. Atlas Copco Scientific Vacuum Division 신흥시장·기술팀 Jos Donders에 따르면, 양자컴퓨팅·센싱·통신을 망라한 주요 양자 모달리티의 95%가 진공과 극저온 환경을 동시에 필요로 한다.

아직 존재하지 않는 시스템을 미리 설계하다

Edwards Vacuum의 독특한 접근 방식은 고객사가 아직 완성하지 않은 양자 플랫폼을 위한 인프라를 선제적으로 개발한다는 점이다. 2022년 영국 이온트랩 양자컴퓨터 기업 Universal Quantum과의 협력이 대표적 사례다. 당시 Universal Quantum이 아직 구축 중이던 양자 오류 정정 기반 이온트랩 컴퓨터를 수용할 XHV 시스템을 Edwards Vacuum이 먼저 설계·납품했다. 이러한 선행 개발 방식은 주요 양자 기업들이 제시하는 세부 로드맵을 기반으로 한다. 이 로드맵에는 목표 큐비트 수, 충실도, 운용 파라미터와 현실적인 달성 일정이 구체적으로 담겨 있어 기술 협력의 기준점이 된다.

공급망 다변화와 전략적 위치

어떤 단일 양자 모달리티도 아직 업계 표준으로 확정되지 않은 상황에서 Edwards Vacuum은 특정 방식에 편중하지 않고 초전도, 이온트랩, 중성원자, 양자키분배(QKD) 노드 등 전 방위에 걸쳐 인프라를 공급한다. Atlas Copco라는 대형 산업 그룹의 제조·엔지니어링 역량을 기반으로, 실험실 단계에서 내결함성 상용 시스템으로 넘어가는 과도기에 양자 공급망의 기반 레이어를 맡는 전략을 구사하고 있다. 양자 분야의 하드웨어 스케일링이 본격화될수록 진공·극저온 인프라의 중요성은 더욱 커질 전망이다.