양자컴퓨터 '정답 검증' 딜레마 끝...노트북으로 오류 잡는다

미래 기술의 총아로 불리는 양자 컴퓨팅이 마침내 해묵은 딜레마를 해결할 열쇠를 찾았다. 기존 컴퓨터로는 수백만 년이 걸려도 해답을 구할 수 없는 '난제(難題)'를 양자 컴퓨터가 풀어낸다 해도, 그 답이 정확한지 검증할 방법이 없어왔다.

1일(현지시각) 과학 전문매체 사이언스데일리에 따르면 최근 호주 스윈번 대학 연구팀이 이 문제를 해결할 새로운 기술을 개발해 양자 컴퓨팅의 상용화 시대를 앞당길 획기적인 진전을 이뤄냈다.


양자 컴퓨터는 물리학, 의학, 암호학 등 전 분야에 걸쳐 혁명적인 발전을 예고했지만, 그 능력이 너무 뛰어나 역설적인 문제를 낳았다.

사이언스데일리에 따르면 스윈번 양자 과학 및 기술 이론 센터의 알렉산더 델리오스 박사는 "세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로도 답을 얻기 위해 수십억 년을 기다려야 하는 문제들이 많다"며, "따라서 양자 컴퓨터의 타당성을 검증하려면 슈퍼컴퓨터가 동일 작업을 수행할 때까지 기다릴 필요 없는 방법이 필요했다"고 설명했다.

연구팀은 특정 유형의 양자 장치인 '가우시안 보손 샘플러(GBS)'의 정확성을 확인하는 신기술을 개발했다. GBS는 빛의 기본 입자인 광자(photon)를 사용해 고전 슈퍼컴퓨터로 수천 년이 걸릴 확률 계산을 수행한다.

델리오스 박사는 "개발된 방법을 사용하면 노트북에서 단 몇 분 만에 GBS 실험이 올바른 답을 출력하는지, 그리고 오류가 있는지 확인할 수 있다"고 밝혔다.

연구진은 자신들의 검증 기술을 입증하기 위해 최근 발표된 GBS 실험에 적용했다. 이 실험은 현재 슈퍼컴퓨터로 재현하는 데 최소 9,000년이 걸릴 것으로 예상된 계산이었다. 분석 결과, 해당 실험의 결과적인 확률 분포가 의도한 목표와 일치하지 않는 것으로 나타났으며, 이는 이전에 평가되지 않았던 추가적인 '잡음(noise)'이 실험에 존재했음을 명확히 보여줬다.


이번 연구 결과는 대규모 오류 없는 양자 컴퓨터 개발 경쟁에 중대한 영향을 미칠 전망이다. 양자 컴퓨터의 '양자성'을 유지하고 시스템에 영향을 미치는 오류를 파악해 수정할 수 있는 확장 가능한 검증 방법이 확보됐기 때문이다.
델리오스 박사는 "대규모의 오류 없는 양자 컴퓨터 개발은 엄청난 과제이지만, 이것이 달성된다면 약물 개발, AI, 사이버 보안 등의 분야에 혁명을 일으키고 물리적 우주에 대한 우리의 이해를 더욱 심화시킬 것"이라고 강조했다. 이 기술은 곧 신뢰할 수 있는 상업용 양자 머신의 등장에 결정적인 역할을 할 것으로 기대된다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com