신형 양자 칩 ‘윌로’ 오류 최소화
성능 측정용 알고리즘 적용 결과
실제 문제 해결 사례는 내년 발표

구글이 기존 슈퍼컴퓨터로는 10자(1자=1조×1조)년이 걸리는 계산을 5분 안에 끝낼 수 있는 양자컴퓨터를 개발했다고 발표했다. 이러한 구글의 양자컴퓨터 성능 실험 결과는 9일(현지시간) 과학 전문지 네이처를 통해 공개됐다.

네이처에 따르면 구글의 양자컴퓨터를 총괄하는 하르트무트 네벤은 ‘윌로’(Willow)라는 새로운 칩을 통해 세계에서 가장 성능 좋은 슈퍼컴퓨터로 약 10자년 걸리는 문제를 5분 안에 풀 수 있다고 밝혔다. 10자년은 우주의 나이를 초월하는 시간으로, 5년 전 구글이 1만년 걸리는 문제를 몇 분 안에 풀 수 있다고 발표한 것보다 훨씬 더 빨라진 것이다.

다만 이번 성능 실험은 양자컴퓨터의 성능을 측정하기 위해 만들어진 알고리즘에 따라 나온 것으로 실제 적용된 사례는 없다. 구글은 기존 컴퓨터가 풀지 못하는 실제 문제 해결 사례를 내년에 발표할 것이라고 밝혔다.

이번에 소개된 기술의 핵심인 신형 양자 칩 윌로는 105개의 ‘큐비트’로 이뤄져 있다. 큐비트는 양자컴퓨터에서 정보를 사용하는 기본 단위다. 기존 컴퓨터가 0과 1을 순차적으로 계산했다면 양자컴퓨터는 0과 1을 동시에 처리해 기존 컴퓨터보다 문제를 빠르고 정확하게 해결하는 것으로 평가받는다. 그런데 대개 전기저항이 없는 초전도 큐비트를 사용해 정보를 처리하는 양자컴퓨터는 외부저항에 쉽게 오류가 발생하는 단점이 있었다. 이 때문에 과학자들은 1990년대부터 양자 오류 수정에 주력해 왔다.

윌로 칩은 이처럼 큐비트 수가 증가할수록 발생하는 오류를 최소화하는 것을 목표로 개발됐으며 ‘임계값 미만’으로 양자 계산을 시연할 수 있는 최초의 칩이라고 설명한다. 실시간으로 오류를 수정할 수 있는 기술도 개발했다고 한다. 구글 본사의 연구진인 마이클 뉴먼은 “이것은 30년간의 목표였다”고 말했다. 구글 양자컴퓨터 최고운영책임자(COO)인 카리나 추는 이번 성과로 10년 뒤에는 양자컴퓨터가 가장 뛰어난 슈퍼컴퓨터로도 불가능한 과학적 발견을 가능하게 할 것이라고 기대했다.

로이터통신은 오류를 실시간 줄일 수 있는 기술은 “양자컴퓨터를 실용적으로 만드는 데 중요한 단계”라고 평했다.

양자컴퓨터 개발은 미국과 중국이 치열하게 선두를 다투는 분야이기도 하다. 미국은 마이크로소프트, 인텔, IBM 등 대기업이 중심이 돼 개발하고 있으며 중국은 정부가 152억 달러(약 22조원)를 쏟아부었다.