IBM, 1억 양자 연산 '퀀텀 스타링'으로 양자 시대 시대 연다

2029년 200개 논리 큐비트 내결함성 양자 컴퓨터 구축 목표
신약 개발, 소재 연구, 화학 분야에서 혁신 가속화 기대
qLDPC 코드 적용으로 오류 정정 효율 90% 향상
'룬', '쿠카부라' 등 차세대 시스템 로드맵 공개

스타링(Starling)은 세계 최초의 대규모 내결함성 양자 시스템이 될 것 이라고 IBM이 밝혔다.사진=IBM

세계적인 기술 기업 IBM이 1억 회 이상의 양자 연산을 수행할 수 있는 세계 최초의 내결함성(시스템의 일부 구성 요소에 장애가 발생하더라도 시스템 전체가 중단되지 않고 정상적으로 작동을 계속할 수 있도록 설계된 능력) 양자 컴퓨터 '퀀텀 스타링(Quantum Starling)' 개발 계획을 발표하며 양자 컴퓨팅의 새로운 시대를 예고했다.

10일(현지시각) 과학기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링에 따르면 IBM은 200개의 논리적 큐비트를 활용하는 이 혁신적인 기술이 2029년까지 뉴욕주 포킵시에 있는 새로운 IBM 양자 데이터 센터에 구축될 예정이라고 밝혔다. 이는 현재 양자 컴퓨터보다 2만배 더 많은 작업을 수행할 수 있는 획기적인 발전으로 평가된다.

200개 논리적 큐비트로 1억개 이상 양자 회로 실행

IBM은 '스타링'의 등장이 향후 10년 안에 실용적이고 확장 가능한 양자 컴퓨팅의 길을 열 것으로 기대하고 있다. '빅 블루'라고도 불리는 IBM은 200개의 논리적 큐비트에서 1억 개 이상의 양자 게이트로 양자 회로를 실행할 수 있는 '스타링'의 능력을 강조했다.

이번 혁신은 신약 개발, 소재 연구, 화학 분야에서 시간 및 비용 효율성을 크게 가속화할 잠재력을 가지고 있다. 수백 또는 수천 개의 논리 큐비트를 갖춘 대규모 내결함성 양자 컴퓨터는 수억에서 수십억 건의 연산을 수행할 수 있기 때문이다.

인터레스팅 엔지니어링에 따르면 IBM 관계자는 "스타링을 통해 사용자들은 현재 양자 컴퓨터가 접근할 수 있는 제한된 속성을 넘어서는 양자 상태의 복잡성을 완전히 탐색할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터와 마찬가지로 대규모 워크로드를 오류 없이 실행하기 위해 오류 정정 기능이 필수적이다. 이를 위해 양자 정보의 기본 단위인 물리적 큐비트 클러스터로 구성된 논리적 큐비트가 연산 중 오류를 감지하고 정정하는 역할을 한다. IBM은 "가능한 한 적은 물리적 큐비트로 양자 회로를 실행할 수 있는 논리적 큐비트의 수를 늘리는 것이 대규모 양자 컴퓨팅에 매우 중요하다"고 강조했다.

IBM은 또한 '스타링'이 2,000개의 논리적 큐비트를 갖추고 10억 개의 연산을 실행할 수 있는 후속 시스템인 'IBM 퀀텀 블루 제이(IBM Quantum Blue Jay)'의 기반이 될 것이라고 덧붙였다.

미래 양자 컴퓨팅 로드맵 제시: 퀀텀 룬, 쿠카부라, 코카투까지

아빈드 크리슈나 IBM 회장 겸 최고경영자(CEO)는 IBM이 차세대 양자 컴퓨팅 분야를 선도하고 있다고 주장하며, 최근 발표한 양자 로드맵에서 실용적이고 내결함성이 있는 양자 컴퓨터 개발 계획을 상세히 설명했다.

로드맵에 따르면, IBM은 올해 말 장거리 큐비트 커플러를 포함해 qLDPC 코드에 필요한 구성 요소를 테스트할 예정인 '퀀텀 룬(Quantum Loon)'을 출시할 계획이다.

이어 2026년에는 인코딩된 양자 정보를 저장하고 처리하도록 설계된 최초의 모듈형 프로세서인 '퀀텀 쿠카부라(Quantum Kookaburra)'를 선보일 예정이다. 이 시스템은 양자 메모리와 논리 연산을 통합하여 단일 칩을 넘어 내결함성 양자 시스템을 확장하기 위한 기초 구성 요소를 형성한다.

qLDPC 코드 사용 내결함성 문제 해결

또한, 2027년까지 'L-커플러'를 사용해 두 개의 쿠카부라 모듈을 연결하는 '퀀텀 코카투(Quantum Cockatoo)'를 출시할 계획이다. 이를 통해 양자 칩을 더 큰 네트워크 시스템으로 효과적으로 연결할 수 있을 것으로 기대된다.

IBM은 양자 저밀도 패리티 검사(qLDPC) 코드를 사용하는 새로운 설계를 통해 내결함성 문제를 해결하고 있다고 밝혔다. 이 접근 방식은 필요한 물리적 큐비트 수를 크게 줄여 다른 주요 오류 정정 방식에 비해 오버헤드를 약 90%까지 줄인다. IBM은 이 방법을 설명하는 두 편의 기술 논문을 발표했는데, 하나는 qLDPC 코드가 명령어 처리 및 운영 효율성을 어떻게 향상시킬 수 있는지 보여주고, 다른 하나는 기존 컴퓨팅 리소스를 사용하여 오류 수정 및 디코딩을 실시간으로 관리하는 방법을 보여준다.

크리슈나 CEO는 보도자료를 통해 "수학, 물리학, 공학 분야에서 축적된 우리의 전문 지식은 대규모의 내결함성 양자 컴퓨터를 위한 길을 열어주고 있으며, 이는 현실 세계의 과제를 해결하고 비즈니스에 엄청난 가능성을 열어줄 것"이라고 강조했다. IBM의 이번 발표는 양자 컴퓨팅이 이론적인 단계를 넘어 실제 응용 분야에 더욱 가까워지고 있음을 보여주는 중요한 이정표가 될 전망이다.

이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com