양자컴퓨터를 이용하면 고사양의 상용컴퓨터 혹은 슈퍼컴퓨터가 해결할 수 없는 문제들을 풀 수 있습니다. 최근 Google에서 53큐비트 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터로는 10000년이 걸릴 문제를 200초만에 해결한 것을 발표하며 양자컴퓨터의 상용화는 점점 가까이 다가오고 있습니다. 양자컴퓨터로 더 빠르게, 더욱 더 실생활에 필요한 문제들을 해결하기 위해서는 연산의 기본 단위인 큐비트의 개수를 최대한 늘려야 합니다. 이온트랩 기반 양자컴퓨터는 개별 큐비트 조작은 충분히 정교하게 이루어지나 큐비트 개수를 늘리는 데 오랜 시간 기술적 한계에 부딪혀 있습니다. 

본 과제에서는 이온트랩 기반 양자컴퓨터를 만들고, 다른 양자컴퓨터와 광자를 매개로 연결할 수 있는 인터페이스를 개발합니다. 즉, 우리가 사용하는 컴퓨터의 CPU, 메모리 뿐만 아니라 LAN선 연결부 까지 양자 단위에서 만들어 보는 것입니다. 핵심은 이온 큐비트에 저장된 양자 정보가 광자의 양자 정보로 높은 효율로 변환되는 것인데, 이를 위해 `공진기 양자전기역학’이라는 물리 현상을 이용합니다. 뿐만 아니라 레이저 빔의 정교한 조작을 통해 이온 큐비트 사이의 양자 연산도 높은 충실도로 수행합니다. 이를 통해, 큐비트의 개수가 확장 가능하며, 양자정보처리 기능을 모두 갖춘, 이온트랩 양자컴퓨터의 기본 모듈을 만들고자 합니다.