잡음에 끄떡없는 ‘오류 내성’ 양자 촉매 조건 규명
2026-03-05 이다예 기자
양자 촉매는 원래는 불가능한 양자 상태 변환을 가능하게 해주는 양자 자원이다.
화학 공정의 촉매처럼 자신은 소모되지 않으면서, 기존 양자 자원을 재사용하는 방식으로 효율성을 높여줄 것으로 여겨져 양자 촉매라고 불린다.
기존 연구에서 이론적으로 가정된 양자 촉매는 연산에 쓰일 입력 상태를 준비할 때 발생하는 아주 작은 오차(잡음)만으로도 점차 망가진다. 촉매의 가장 큰 특징인 재사용성이 훼손되는 것이다.
문제를 피할 수 있는 해법으로 연구팀은 촉매 채널을 제시했다. 촉매 채널은 입력 상태가 무엇이든 관계없이, 항상 촉매가 정확히 원래 상태로 복원되도록 설계된 양자 연산 방식이다. 기존의 양자 촉매는 입력 상태가 완벽하게 준비된다는 이상적인 가정을 전제로 설계돼, 미세한 잡음에는 취약했다.
연구팀은 동시에 촉매 채널의 한계도 분명히 했다. 얽힘, 결맞음 등 대표적인 양자 자원의 경우에는 이 촉매 채널 연산 방식을 적용하더라도 새로운 이득을 얻는 것이 원천적으로 불가능하다는 불가능성 정리를 내놨다. 반면 특정한 열역학적 조건에서는 잡음이 있어도 촉매 채널의 효과를 안정적으로 유지할 수 있음을 보였다. 이다예기자 ties@ksilbo.co.kr