“MS 마요라나 양자 칩 성과, 섣부른 결론”…학계서 비판 제기

마이크로소프트(MS)가 마요라나(Majorana) 칩 프로그램을 통해 2029년까지 확장 가능한 양자컴퓨터를 구현할 수 있다고 주장해온 가운데, 회사가 자체 실험 결과를 잘못 해석했을 가능성을 제기한 과학 논문이 발표되면서 이 주장에 다시 의문이 제기되고 있다.

이번 주 학술지 네이처(Nature)에 게재된 세인트앤드루스대학교 헨리 레그(Henry Legg) 박사의 동료 심사 논문에 따르면, MS가 이론상 존재하는 메이저라나 입자의 양자 상태를 추론하기 위해 개발한 토폴로지컬 갭 프로토콜(Topological Gap Protocol, TGP) 프레임워크에는 결함이 있는 것으로 분석됐다.

레그 박사는 “지난해 MS는 정밀한 스위스 시계와 맞먹는 수준의 기술을 구현했다고 주장했다”며 “하지만 내부 구조를 살펴보니 서로 맞지 않는 부품들이 뒤엉킨 혼란스러운 조립처럼 보였다”라고 말했다.

레그 박사는 MS의 TGP 소프트웨어가 분석한 결과는 다른 물리적 현상으로도 충분히 설명될 수 있으며, 분석 대상 데이터의 선택 과정에서 편향이 발생했을 가능성도 있다고 지적했다. 이러한 이유로 MS 연구진이 잘못된 결론을 내렸다고 판단했다.

그는 “분명 어떤 신호는 관측됐지만, 그것이 MS가 주장한 혁신적인 돌파구처럼 보이지는 않았다”며 “언론의 관심과 달리 이 분야 연구자 대부분은 처음부터 MS의 주장에 회의적이었다. 이번 비판은 그러한 회의론을 학술적으로 뒷받침한 것일 뿐”이라고 밝혔다.

토폴로지컬 큐비트의 핵심, 마요라나 입자

기존 큐비트 기반 설계에서 발생하는 오류에 강한 마요라나 제로 모드(Majorana zero modes)를 구현하는 것은 MS가 지난 20여 년간 추진해 온 양자컴퓨팅 전략의 핵심이다. 다만 이는 1937년 이탈리아 물리학자 에토레 마요라나(Ettore Majorana)가 처음 제안한 마요라나 페르미온(Majorana fermion)이라는 아원자 입자가 실제로 존재한다는 전제를 바탕으로 한다. 하지만 현재까지도 이 입자는 이론적으로만 존재할 뿐 실험적으로 확인되지는 않았다.

MS는 2018년 연구진이 마요라나 페르미온의 존재를 뒷받침하는 증거를 발견했다고 발표했다. 당시에는 획기적인 성과로 평가됐지만, 이후 데이터 해석에 대한 반론이 제기되면서 결국 논문을 철회했다. 이후 네이처 편집진도 “이 논문의 결과는 보고된 소자에서 마요라나 제로 모드가 존재한다는 증거로 볼 수 없다”라고 평가했다.

이 같은 좌절에도 MS는 연구를 이어갔다. 2025년에는 네이처에 새로운 논문을 발표하며 마요라나 원리를 활용한 새로운 ‘양자 시대의 트랜지스터’인 마요라나 1(Majorana 1) 칩을 개발했다고 주장했다.

이달 초에는 후속 제품인 마요라나 2(Majorana 2)를 공개했다. 회사는 AI를 활용해 이전 칩보다 신뢰성을 1,000배 높였으며, “이번 성과를 바탕으로 2029년까지 확장 가능한 양자컴퓨터를 구현할 수 있을 것으로 예상한다. 이는 기존 목표 일정을 절반으로 단축한 것”이라고 밝혔다.

하지만 레그 박사의 최신 논문이 발표되면서 MS는 다시 방어에 나서게 됐다.

레그 박사는 “이번 논문은 초기 발표 당시 이 분야 연구자 대부분이 느꼈던 의문을 정리한 것일 뿐”이라며 “이 같은 우려를 공식적인 과학적 비판으로 남길 필요가 있다고 판단했다. 동료 심사를 거쳐 논문이 게재된 것은 의미 있는 일”이라고 말했다.

그는 자신의 비판이 원시(raw) 실험 데이터 자체가 아니라 전송 데이터(transport data)에 대한 해석 방식과 분석 시스템에 관한 것이라고 설명했다. 또한 MS가 독립적인 검증이 가능하도록 원시 데이터를 아직 완전히 공개하지 않았다고 지적했다.

MS “로드맵과 연구 결과에 확신”

MS는 이메일 성명을 통해 마요라나 기술이 실용적인 양자컴퓨팅 실현을 한 단계 앞당겼다는 기존 입장을 유지한다고 밝혔다. 회사는 미국 국방고등연구계획국(DARPA)의 US2QC(Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing) 프로그램에서 진행 중인 협력을 근거로 제시했다.

MS 기술 펠로우 겸 양자 하드웨어 부문 부사장인 체탄 나약(Chetan Nayak) 박사는 “우리는 연구 결과와 로드맵에 확신을 갖고 있다”며 “궁극적인 성공은 확장 가능한 양자컴퓨터를 실제로 구현하는 것이다. 우리는 로드맵을 실행할 역량이 있다고 자신한다”라고 밝혔다.

이어 “회의적인 시각과 엄격한 검증은 과학적 연구 과정의 핵심 가치이며, 우리는 학계의 다양한 검증을 환영하고 지원해 왔다”며 “관련 논의에도 적극 참여했고, 우리의 상세한 반박 논문 역시 네이처의 심사를 거쳐 게재됐다”라고 설명했다.

양자컴퓨팅 하드웨어를 연구하는 기업은 MS만이 아니다. 구글, IBM, 아마존웹서비스(AWS)도 각기 다른 방식의 양자컴퓨팅 하드웨어를 개발하고 있다.

다만 업계에서는 설령 MS가 제시한 일정대로 하드웨어 기술이 성숙하더라도, 기업 환경에서 실제 활용 단계로 이어지는 과정은 단기간에 급격히 이뤄지기보다는 점진적으로 진행될 가능성이 크다는 전망이 나온다.
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