뉴스탭
뉴스디지털
카이저슬라우테른 공과대학, 스펙트럼 인스트루먼트 ‘DDS 펌웨어 옵션’으로 양자 컴퓨터 개발 가속화
이준문 기자  |  jun@newstap.co.kr
폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
승인 2024.06.12  15:46:04
트위터 페이스북 미투데이 요즘 네이버 구글 msn

디지타이저 및 제너레이터 전문 기업 스펙트럼 인스트루먼트(Spectrum Instrumentation) DDS)가 자사의 직접 디지털 합성(DDS) 펌웨어 옵션이 독일 카이저슬라우테른 공과대학(RPTU Kaiserslautern) 양자 컴퓨터 연구 프로젝트에 채택되었다고 밝혔다.

카이저슬라우테른 공과대학은 양자 컴퓨터(QC)를 구축하는 여러 방법 중 라이맥스 원(Rymax One)을 통해 큐비트 역할을 하는 단일 원자 배열을 생성하는 방법을 사용한다. 이 방법은 각 원자를 정확한 위치에 이동 및 고정해야 한다. 다만, 원자를 레이저 빔 중앙에 위치시키고 고정하기 위해서는 레이저의 미세한 움직임을 광학 핀셋처럼 하나하나 작동시켜야 하기 때문에 많은 프로그래밍과 방대한 양의 데이터 처리능력을 필요로 했다.

   
▲ 양자 실험 모습

카이저슬라우테른 공과대학은 이러한 문제를 해결하기 위해 스펙트럼 인스트루먼트의 새로운 DDS 펌웨어 옵션을 도입했다. 이 펌웨어 옵션은 대용량 데이터 배열을 계산하는 대신, 시작 및 중지 매개변수를 정의하는 간단한 명령으로 레이저 위치를 제어할 수 있도록 한다. 이를 통해 카이저슬라우테른 공과대학은 기존의 복잡하고 오랜 시간이 소요되는 과정을 간소화하여 양자 컴퓨터 개발 속도를 크게 증가시켰다.

카이저슬라우테른 공과대학의 조나스 위첸라트(Jonas Witzenrath) 연구원은 "새로운 DDS 옵션은 연구 진행에 큰 변화를 가져오고 있다. 이를 통해 빠른 진행이 가능하고 시스템의 복잡성을 줄일 수 있어 연구 발전에만 집중할 수 있었다. 다음 단계로 DDS 펌웨어의 동적 기능을 사용하여 정적 2차원 배열에서의 원자의 재배열을 수행하고자 한다“고 말했다. 더 나아가 큐비트 간 상호 작용을 정밀하게 제어하기 위한 최적의 UV 레이저 펄스를 형성하는 데 AWG를 사용할 것이라고 덧붙였다.

또한 조나스 연구원은 "DDS는 우리 프로젝트에서 중요한 부분이 되었으며, 높은 유연성과 다양한 기능으로 실험실의 다른 작업에도 실제로 사용할 수 있다. 덕분에 매번 목적에 맞는 별도의 장비를 구입할 필요가 없다. 우리는 이 DDS 기능 개발을 위해 스펙트럼과 긴밀히 협력했으며, 연구에서의 사용 가능성을 확대하고 다른 연구실에도 도움이 될 수 있도록 노력하고 있다“고 강조했다.

더불어 스펙트럼 AWG를 채택한 이유로 뛰어난 아날로그 성능과 대용량 메모리, 빠른 전송 속도로 양자 연구에 적합한 솔루션 제공 등을 조나스 연구원은 꼽았다. 특히, 빠른 전송 속도는 파형 재배치가 계산되어 카드에 업로드될 때까지 실험을 멈춰야 하기 때문에 중요한데, 이는 스펙트럼 카드가 다른 제품과 차별화되는 점이기도 하며 AMO/QC 커뮤니티에서 널리 사용되는 주된 이유다. 고속 AWG는 수십 mSec 정도의 지연 시간 또는 큰떨림 지터라는 본질적인 문제가 있어 시스템 수정 및 복구 시 부정확성이 발생하고 처리 시간이 길어진다. 그러나 DDS 펌웨어를 사용하면 스펙트럼 AWG는 20µ Sec 내에 명령을 생성할 수 있으며, 명령에 지연이 거의 없게 된다.

   
▲ AOD(Acousto-Optic Deflector, 음향 광학 디플렉터)

스펙트럼의 AWG 카드 M4i.6631-x8은 한 실험에서 사용되어 원자를 가두는 핀셋을 생성하는 AOD(Acousto-Optic Deflector, 음향 광학 디플렉터)를 구동하는 데 쓰였다. 현재 설정에서는 1MHz의 변화로 100μs 이내에 원자가 있는 핀셋이 약 8μm 이동하며, S자형 주파수 램프로 발열을 최소화한다. 이 시간 동안 신호의 진폭은 빛의 세기 변화를 보상하기 위해 선형적으로 변한다.

   
▲ 스펙트럼의 AWG 카드 M4i.6631-x8

DDS는 단일 고정 주파수 레퍼런스 클록에서 임의의 주기적인 구형파를 생성하는 방법으로 다양한 신호 생성 애플리케이션에 사용된다. 스펙트럼의 새로운 옵션을 통해 사용자는 하드웨어 출력 채널로 라우팅할 수 있는 AWG 카드당 23개의 DDS 코어를 정의할 수 있다. 각 DDS 코어는 주파수, 진폭, 위상, 주파수 슬로프 및 진폭 슬로프에 대해 프로그래밍할 수 있다. DDS 출력은 외부 트리거 이벤트 또는 6.4ns의 분해능을 가진 프로그래밍 가능한 타이머로 동기화할 수 있다.

DDS 모드에서 AWG는 다중 톤 DDS 신호의 기반이 된다. 장치에 내장된 4기가바이트 메모리와 고속 DMA 전송 모드를 사용하면 초당 1000만 명령을 내리는 속도로 DDS 명령을 스트리밍할 수 있다. 또한 간단하고 사용하기 쉬운 DDS 명령으로 S자형 등 사용자 정의 슬로프와 FM 및 AM과 같은 다양한 변조방식을 수행하는 등 유연성을 제공한다.

개별 이테르븀 원자는 광학 핀셋으로 리드버그(Rydberg) 상태의 진공에 있다. 라이맥스와의 협업은 특히 최대 독립 집합 문제와 같은 양자 최적화 문제와 솔루션을 찾기 위한 QAOA 또는 양자 어닐링과 같은 알고리즘에 중점을 두고 있어, '아날로그' 양자 컴퓨팅에 최적화된 하드웨어를 구축할 수 있게 된다. 설계 핵심 중 하나는 (UV) 레이저 광선에 대한 동적 제어이며, 이를 위해서 다양한 RF 신호에 대한 완전한 제어가 필요하다. 이 부분에서 있어 스펙트럼 인스트루먼트는 오랜 전문성을 가지고 있다.

이준문 기자의 다른기사 보기  
폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
트위터 페이스북 미투데이 요즘 네이버 구글 msn 뒤로가기 위로가기
가장 많이 본 기사
1
"베스트셀러 원서로 읽어볼까"… 올여름 문학 원서 15.1% 판매 증가
2
무더위 극복 위한 활력 충전… 제약업계, 여름 건강 시장 공략 나서
3
에이블리, ‘헬시플레저’ 트렌드 겨냥 ‘릴레이 디저트 팝업스토어’ 진행
4
알체라, ‘솔루션 바우처’ 공급기업 선정... 온디바이스 AI 서비스 개발 지원
5
생활공작소, 최근 출시한 퍼퓸 핸드워시로 ‘글로우픽 베스트 신제품’ 선정
6
줌, 업무 효율 높이는 노코드 워크플로우 빌더 ‘워크플로우 자동화(Workflow Automation)’ 베타 출시
7
다크플래쉬 어항케이스 DS900, 2024년 상반기 다나와 히트브랜드 PC케이스 부분 선정
8
크로스오버존, 인기 모니터 5종 대상 네이버 스마트스토어 7월 특가전 실시
9
서린씨앤아이, 하이트 Y70 인피니트 디스플레이 업그레이드 킷 예약 판매 진행
10
성장하는 BTF 메인보드 시장의 리더 'ASUS ROG MAXIMUS Z790 HERO BTF 인텍앤컴퍼니'
신문사소개기사제보광고문의불편신고개인정보취급방침청소년보호정책이메일무단수집거부
서울특별시 영등포구 영신로34길 10 영남빌딩 5층 504호  |  대표전화 : 070-7527-0410
등록번호 : 서울특별시 자00408  |  등록년월일 : 2013년 4월 15일
발행인 : (주)이노엠앤엠 이준문  |  편집인 : 이준문  |  청소년보호책임자 : 이준문
Copyright © 2013 뉴스탭. All rights reserved. mail to news@newstap.co.kr