구글, 양자컴퓨팅 오류 수정 돌파구 찾았다

구글은 오늘날의 양자 컴퓨터에 내재된 오류를 수정하는 돌파구가 마련되었다며, 혁명적인 새로운 형태의 컴퓨팅에 대한 가장 큰 기술적 장벽을 극복하는 데 초기단계이긴 하지만, 잠재적으로 중요한 진전이 이루어지고 있다고 파이낸셜타임스 등 외신이 22일(이하 현지 시간) 보도했다.

구글의 양자 컴퓨팅 책임자인 하르트무트 네벤(Hartmut Neven)은 네이처 저널지에 발표된 구글 연구 결과는 "유용한 양자 컴퓨터를 만들기 위한 우리의 여정에서 이정표를 의미한다"고 말했다. 그는 오류 수정을 "양자 컴퓨팅 기술이 거쳐야 하는 필수 통과의례"라고 덧붙였다.

양자 컴퓨터는 양자 비트, 즉 큐비트가 그들의 양자 상태를 단지 초미세 초단위 동안만 유지하는 것을 기반으로 하기 때문에 유용한 결과를 내기 위해 많은 노력을 하고 있다. 이는 컴퓨터가 복잡한 연산을 완료하기 전에 양자 시스템에서 인코딩된 정보가 손실된다는 것을 의미한다. 이로 인해 발생하는 오류를 수정하는 방법을 찾는 것은 업계가 직면한 가장 어려운 기술적 과제였다.

일부 양자 스타트업들은 비록 이것이 전통적인 컴퓨터에 비해 작은 개선으로 이어지더라도 오류가 발생하기 쉬운 오늘날의 "노이지" 컴퓨터를 프로그래밍하는 방법을 찾는 데 단기적으로 희망을 걸었다. 그러나 이러한 노력은 아직 실질적인 결과를 얻지 못해 훨씬 더 큰 오류 수정 문제가 해결될 때까지 양자 컴퓨팅이 유용하지 않을 것이라는 견해가 커지고 있다.
구글 연구원들은 개별 큐비트가 양자 상태에 빠졌을 때에도 시스템 전체가 연산을 완료할 수 있을 만큼 충분히 유지할 수 있는 방식으로 양자 컴퓨터에서 처리되고 있는 정보를 여러 큐비트에 걸쳐 퍼뜨리는 방법을 발견했다고 말했다.

네이처지에 게재된 연구 결과는 구글이 기술력을 확장해서 더 큰 양자 시스템을 실행하면서 오류 발생률이 단 4%만 감소했다고 지적했다. 하지만 연구원들은 컴퓨터의 크기를 늘려 오류 발생률의 증가로 이어지지 않은 것은 이번이 처음이라고 말했다. 네벤은 구글이 "분기점"을 지났다는 것을 보여주었고, 이후 추가적인 진전은 꾸준한 성능 향상을 가져올 것이며, 구글이 첫 번째 실용적인 양자 컴퓨터를 보유하는 길로 가게 할 것이라고 말했다.

구글 연구원인 줄리안 켈리에 따르면, 오류 수정의 획기적인 발전은 구글이 큐비트의 품질에서부터 제어 소프트웨어, 컴퓨터를 거의 절대 0에 가깝게 식히는 데 사용되는 극저온 냉각 장비에 이르기까지 모든 양자 컴퓨터의 구성 요소에 대한 개선 결과였다. 이로 인해 오류 발생률이 기하급수적으로 증가하지 않고 시스템의 크기를 늘려도 오류 수가 감소했다고 그는 덧붙였다.

구글은 이 획기적인 발견을 실용적인 양자 컴퓨터를 만들기 위해 거쳐야 하는 여섯 단계 중 둘째 단계라고 설명했다. 다음 단계는 논리 큐비트라고 불리는 것을 만들기 위해 단지 1000큐비트만 필요하도록 엔지니어링을 완벽하게 하는 것이다. 이것은 불완전한 물리 큐비트 위에 구축되어 오류 없이 작동할 수 있도록 추상화하는 것이다. 네벤은 구글이 1000개의 논리 큐비트를 구축하고 단일 시스템에 연결하는 방법을 알아낸다면 유용한 양자 컴퓨터를 갖게 될 것이라고 말했다.

양자 컴퓨팅에 대한 구글의 연구 결과는 과거 입증 논란이 있었다. 2019년, 네이처지의 기사에서 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터로는 불가능한 모든 면에서 연산을 완료할 수 있는 이른바 양자 우월성을 달성했다고 주장한 바 있다.
그러나 IBM 등은 이 주장에 이의를 제기했고, 기존 컴퓨터의 성능을 높이기 위한 새로운 프로그래밍 기술이 개발되어 양자 컴퓨터 제조업체들이 "시장 지배력"에 도달했다고 주장하는 순간을 뒤로 밀리게 하였다.

이번 주 네이처지에서 구글 연구원들은 최근 혁신적인 돌파구에 대해 "조심스러운" 입장을 취하고 있다. 그들은 미래에 훨씬 더 큰 양자 시스템에 적용될 때 그들의 오류 수정 기술이 작동하지 않을 작은 가능성이 여전히 존재한다고 경고했다.


이진충 글로벌이코노믹 국제경제 수석저널리스트 jin2000kr@g-enews.com