“예산 삭감에 낡은 장비로 밤샜다”… 영남대, 양자 큐비트 양산 ‘기적’

양자컴퓨터 상용화의 최대 걸림돌인 큐비트의 무작위 생성 문제를 공학적 설계로 돌파한 원천 기술이 한국 연구진의 집념 끝에 완성됐다.

영남대학교 김종수 교수 연구팀은 지금까지 운에 맡겼던 양자 큐비트 형성을 벽돌 쌓듯 정교하게 배열하는 집속이온빔 기반 초정밀 반도체 나노구조 정렬 성장 기술을 확보했다. 해당 기술은 지난 1월 세계 최대 IT 전시회인 CES 2026 현장에서 공개되며 글로벌 양자 생태계의 집중 조명을 받았다.

기존의 자발 형성 방식은 품질은 우수했으나 양자점이 어디에 어떤 크기로 생길지 예측할 수 없는 무작위성이 고질적인 한계였다. 성능 좋은 벽돌은 있어도 설계도대로 건물을 올릴 건축 기술이 부재한 상황과 같았기 때문이다.

김종수 교수팀은 물리적 가공과 화학적 성장을 진공 상태에서 연계하는 독창적인 하이브리드 공정을 고안해 해당 난제를 정면으로 돌파했다. 연구팀은 나노미터 단위의 정밀도로 갈륨 액적을 배치하는 데 성공하며, 큐비트를 100% 사전 지정된 위치에 정렬하는 결정적 성장 시대를 열었다.

연구 책임자인 김종수 교수는 해당 성과가 나오기까지의 과정이 사투에 가까웠음을 토로했다. 김 교수는 "연구 인생 30년을 거치며 축적한 화합물 반도체 노하우를 양자 소자에 접목하는 해당 도전은 내 연구 인생의 가장 중요한 전환점"이라고 소회를 밝혔다.

특히 가장 큰 난관은 연구 도중 닥친 연구 개발(R&D) 예산 40% 삭감 사태였다. 김 교수는 "예산 부족으로 핵심 장비 도입이 불투명해졌을 때 프로젝트가 좌초될 수도 있다는 위기감을 느꼈다"며 "결국 사양이 낮은 노후 장비를 빌려 밤새워 실험하며 이가 없으면 잇몸으로 버티는 심정으로 초기 데이터를 만들어냈다"고 당시를 회상했다.


한국연구재단은 해당 연구가 실험실 수준에 머물던 양자 기술을 상용화 단계로 진입시키는 기폭제가 될 것이라고 평가했다. 김 교수는 "단일 소자를 넘어 빛으로 정보를 처리하는 양자 광집적회로를 우리 손으로 완성하는 것이 최종 목표"라며 "설계도만 가져오면 정확히 큐비트를 심어주는 양자 소자 전문 파운드리 플랫폼을 구축해 대한민국이 글로벌 양자 생태계를 주도하는 데 기여하고 싶다"는 포부를 덧붙였다.