구글 '꿈의 기술' 양자칩 공개

수퍼컴 10자년 걸리는 문제
큐비트 최적화로 5분내 연산

구글퀀텀AI가 구글 블로그를 통해 공개한 최신 양자칩 윌로우. [구글 블로그 캡처]

구글이 세계에서 가장 빠른 수퍼컴퓨터로도 10자년(10셉틸리언, 10의 25제곱) 걸리는 계산을 5분 이내에 해낼 수 있는 양자칩을 공개했다. 꿈의 기술로 불리는 양자컴퓨팅의 상용화가 더욱 앞당겨졌다는 평가다.
 
구글의 양자컴퓨팅 연구회사 구글퀀텀AI의 창업자인 하르트무트 네벤은 지난 9일 구글 블로그를 통해 최신 양자칩 윌로우(Willow)를 발표했다. 네벤에 따르면 윌로우는 양자컴퓨팅의 최대 난제로 꼽히는 오류 문제를 기하급수적으로 줄일 수 있으며, 현 시점 가장 빠른 수퍼컴퓨터로도 10자년이 걸리는 계산을 5분 이내에 수행할 수 있다.
 
양자컴퓨터는 영자역학 원리로 정보를 처리해 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 복잡한 계산을 가능하게 한다. 0과 1 두가지로만 구성된 ‘비트(Bit)’ 단위로 정보를 처리하는 기존 컴퓨터와 달리, 0과 1을 혼합하는 ‘큐비트(Qubit)’ 단위로 정보를 처리하는 게 결정적 차이다. 큐비트는 ‘0일 수도 1일 수도 있는’ 상태라 적은 큐비트로도 대규모 연산을 할 수 있다.  
 
때문에 빠르고 복잡한 계산을 필요로 하는 모든 산업계는 양자컴퓨터의 상용화를 기다리고 있다. 항암치료제 등 신약 개발 분야가 대표적이다. 그밖에도 신소재 발견, 금융 상품 모델링, 핵융합, 우주공학 등 거의 모든 연구 영역에서 양자컴퓨터에 대한 수요가 있다.
 

양자컴퓨터 상용화가 여태 ‘꿈의 영역’에 머물러 있던 것은 물리적 한계 때문이었다. 큐비트를 늘릴수록 입자의 상태가 전파·자기장·열과 같은 외부 영향에 취약해져 계산 오류를 일으켰던 것.  
 
구글은 이날 네이처(Nature)에 게재한 논문에서 윌로우를 통해 양자 오류를 기하급수적으로 줄였다고 밝혔다. 큐비트를 3x3에서 5x5, 7x7 등 점점 더 큰 격자무늬로 배치해, 양자컴퓨팅이 오류의 ‘임계값(threshold) 이하’에서 작동하는 방법을 찾아냈다는 것.
 
구글이 이날 밝힌 윌로우의 성능은 기존 컴퓨터를 압도했다. 구글은 RCS라고 부르는 표준 벤치마크를 오늘날 가장 빠른 수퍼컴퓨터인 프론티어(Frontier)와 윌로우에 대입했을 때, 프론티어에서 10 셉틸리언 년이 걸리는 계산을 윌로우가 5분 이내에 수행했다고 밝혔다.  

정용환 기자