성균관대학교(총장 유지범) 양자정보공학과 정연욱 교수 연구팀이 양자컴퓨터 핵심 부품인 TWPA(진행파 파라메트릭 증폭기)를 국내 기술로 개발했다.

연구팀에는 김영두, 고영우, 박종원 연구원이 참여했다. 이번 개발은 칩 설계부터 제작, 패키징, 극저온 성능 평가까지 전 과정을 자체 기술로 수행한 것이 특징이다.

TWPA는 양자컴퓨터에서 발생하는 미세한 신호를 잡음 없이 증폭하는 장치로, 초전도 기반 양자컴퓨팅 시스템에서 필수적인 핵심 부품이다. 기술 난도가 높아 일부 국가만 제작 기술을 보유한 것으로 알려져 있다.

연구팀이 개발한 TWPA는 2980개의 조셉슨 접합으로 구성된 초전도 칩이다. 증폭률 20dB 이상, 주파수 대역폭 1GHz 이상, 포화세기 –100dBm 이상, 삽입손실 1dB 이하 수준의 성능을 확보했다.

또한 공정 수율과 양산성을 고려한 설계와 패키징 기술을 함께 확보해 향후 상용화 가능성을 높였다.

연구팀은 지난해 12월 워킹다이(WD) 웨이퍼 확보 이후 엔지니어 샘플(ES)을 제작해 국내외 연구자들에게 배포하고 성능 검증을 진행해 왔다.

초전도 방식 양자컴퓨터는 글로벌 기업들이 채택하는 주요 기술로, 안정적인 신호 증폭과 저잡음 특성이 핵심 요소로 꼽힌다. TWPA를 포함한 파라메트릭 증폭기 기술은 군사·산업 양용(dual-use) 성격으로 수출 통제가 적용되는 분야이기도 하다.

정연욱 교수는 “양자컴퓨터 핵심 부품을 자체 기술로 확보했다는 점에서 의미가 있다”며 “수율과 양산성을 고려한 설계까지 확보해 상용화 기반을 마련했다”고 밝혔다.

연구팀은 향후 기술 이전이나 창업을 통해 산업 적용을 추진할 계획이다.