구글, 양자 컴퓨터 칩 드디어 공개

■ 구글, 양자 컴퓨터 칩 드디어 공개

 

구글은 현존 최고 슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸릴 문제를 양자 컴퓨터로 3분 20초(200초)만에 풀었다고 밝혀 과학계와 공학계에 파장을 일으켰고, 관련 내용을 국제 학술지 ‘네이처’ 2019년 10월 23일자 온라인판에도 공개했다. 구글은 이미 2019년 09월 새로 개발한 양자 컴퓨터 칩 ‘시커모어’가 특정 과제를 푸는 임무에서 현존하는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터를 완전히 압도했다고 공언한 바 잇고, ‘양자 우월성’을 최초로 달성했다는 내용을 담은 문건을 미국항공우주국(NASA) 사이트에 게시했었다.

 

구글의 양자 컴퓨터 칩 ‘시커모어’는 53개의 큐비트(양자 비트, 양자 정보 최소 단위)를 십(十)자 모양으로 연결해 구현한 최신 양자 컴퓨터 칩이다. 절대 0도에 가까운 극저온으로 냉각했을 때 저항이 0이 되는 소재인 초전도체 사이에 금속을 끼운 전자 소자 내부에서, 전자 두 개가 하나의 양자처럼 쌍을 이뤄 통과하는 현상을 이용해 계산을 하는 ‘초전도 소자’ 방식을 쓴다.

 

초전도 방식은 2019년 10월 23일 삼성이 투자하기로 한 미국의 양자컴퓨터 기업 ‘아이온큐’가 연구 중인 이온 트랩(이온덫) 방식과 함께 현재 가장 유력한 양자 컴퓨터 큐비트 구현 방식으로 꼽힌다. 이온 트랩 방식은 자기장 등을 이용해 이온을 분리 제어한 뒤 양자 상태를 측정해 양자 정보를 처리하는 기술이다.

 

구글은 "시커모어는 프로그래밍이 가능한 양자컴퓨터 칩"이라며, "이미 2019년 봄에 양자 우월성을 달성한 뒤, 지금은 양자 화학과 머신 러닝 양자 물리 등에 응용하려 시험하고 있다"고 밝혔다. 구글은 NASA와 함께 양자 우월성 확인을 위한 연구를 하기로 2018년 합의한 바 있다. 구글은 미국의 기업 IBM과 함께 양자 컴퓨터 개발을 위해 세계에서 가장 공격적인 연구 개발을 수행 중인 기업이다. 두 기업은 2018년 각각 53 (IBM) - 72 (구글)개의 양자 정보 단위(양자 비트 또는 큐비트)로 구성된 양자 컴퓨터를 개발했다고 발표했다.

 

이번 연구는 양자 컴퓨터 분야의 큰 이정표가 틀림없다는 것이 전문가들이 평가이다. 하지만, 아직은 범용 양자컴퓨터가 개발된 것이 아니다. 특정 과제에서 성능을 확인했고, 연산 신뢰도를 높여야 하는 등의 추가 과제가 많기 때문이다. 그래서, 양자 컴퓨터 완성에는 아직 10여 년 시간이 더 필요하다는 사실도 분명하다.

 

구글은 자신들이 개발한 53 큐비트 ‘시커모어’ 프로세서 칩을 이용해서 난수를 증명하는 비교적 단순한 알고리즘을 수행했고, 양자 컴퓨터 성능을 평가했다. 현존 최강의 슈퍼컴퓨터는 미국 오크리지 국립 연구소의 ‘서미트’로 2019년 06월 독일 프랑크푸르트에서 개최된 슈퍼컴퓨팅 콘퍼런스가 발표한 세계 슈퍼컴퓨터 성능 순위에서 148페타플롭스(PF)의 연산 속도를 발휘했다. 1PF는 1초에 1000조 개의 계산을 할 수 있는 속도이다.