구글, 최신 양자 컴퓨팅 칩 ‘윌로우’ 공개··· “오류 수정에 획기적 발전”

양자 컴퓨터의 혁신적 잠재력 실현은 오류 수정과 컴퓨팅 성능이라는 2가지 핵심 문제로 인해 아직 시간이 필요한 상황이다. 또한 양자 컴퓨팅 기본 정보 단위인 큐비트(양자 비트)의 품질이 장시간 계산을 수행하기에는 아직 충분하지 않다.

구글 퀀텀 AI 연구소의 설립자이자 책임자인 하트무트 네븐은 새로운 양자 칩 윌로우를 통해 2가지 획기적인 발전을 이뤘다고 설명했다.

• 첫째, “윌로우는 큐비트 수를 늘릴 때 오류를 크게 줄일 수 있어 약 30년간 연구되어 온 양자 오류 수정의 핵심 과제를 해결한다.”
• 둘째, “윌로우는 표준 벤치마크 계산을 5분 이내에 수행할 수 있다. 현존하는 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 같은 계산을 수행하려면 우주의 나이를 훨씬 초과하는 10자(10의 25승) 년이 필요하다.”

오류 수정 개선

구글은 성능 측정을 위해 양자 AI 연구소에서 자체 개발한 무작위 회로 샘플링(RCS) 벤치마크를 사용했다. RCS는 양자 컴퓨팅 분야에서 널리 활용되고 있다.

컴퓨팅 성능 향상보다 더 중요한 것은 오류 수정의 발전이다. 지금까지는 큐비트 수가 증가할수록 오류 발생 빈도도 함께 증가한다는 점이 큰 문제였다.

네븐은 “윌로우에서 더 많은 큐비트를 사용할수록 오류가 줄어들고 시스템이 더욱 양자화된다”라고 밝혔다.

구글 연구팀은 3×3 인코딩된 큐비트 그리드에서 시작해 5×5, 7×7 그리드로 확장하며 점점 더 큰 물리적 큐비트 배열을 테스트했다. 그 결과, 최신 양자 오류 수정 기술을 통해 매번 오류율을 절반으로 줄일 수 있었다. 즉, 오류율이 눈에 띄게 감소했다.

가까워지고 있는 상용 앱

연구진은 추가적인 진전도 이뤄냈다. 큐비트 배열의 품질이 개선되어 개별 물리적 큐비트보다 수명이 훨씬 길어졌다. 이는 양자 컴퓨터가 더 오랜 시간 동안 계산을 수행할 수 있게 됐다.

네븐은 확장 가능한 논리적 큐비트의 가장 설득력 있는 프로토타입이라면서, 실용적이고 매우 큰 규모의 양자 컴퓨터를 실제로 구축할 수 있다는 신호라고 설명했다. 네븐은 윌로우가 기존 컴퓨터로는 복제할 수 없는 실용적이고 상업적으로 의미 있는 알고리즘의 구현을 가능하게 할 것이라고 주장했다.

올해 초 마이크로소프트는 논리적 큐비트 생성 기록을 깬 큐비트 가상화 시스템으로 양자 컴퓨팅 분야의 돌파구를 마련했다고 발표했으며, 상용화를 목표로 하고 있다.

최근 중국 연구진이 양자 컴퓨터로 RSA 암호화를 해독하는 등 다양한 발전이 이뤄지면서, 자문 기관들은 CIO와 CISO에게 양자 후 암호화 시대의 복원력 계획을 준비할 것을 촉구했다.
[email protected]