구글, “양자컴퓨터 칩 양자우위 달성”…IBM “아직 아냐”

-구글, 슈퍼컴퓨터 1만년 계산할 내용 단 200초에 끝낸다...IBM, 기존 슈퍼컴퓨터도 가능

▲왼쪽 저온 탱크에 탑재된 Sycamore 그래픽 사진과 오른쪽 : Sycamore 프로세서 사진. [ai.googleblog]
구글은 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 1만년이 걸릴 계산 문제를 단 3분 20초 만에 해결할 수 있는 양자컴퓨터를 개발했다고 23일(현지 시각) 공식 블로그를 통해 발표했다.
 
양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터가 정보를 처리하는 단위인 '비트(bit)' 대신 '큐비트(qubit)'를 사용해 정보를 처리한다. 비트는 ‘0’ 또는 ‘1’중 하나의 값을 가진 것으로, 기존 컴퓨터는 모든 정보를 비트 단위를 연속으로 처리한다.
 
이에 반해 양자비트는 ‘0’과 ‘1’이 아닌 동시에 ‘0’이나 ‘1’이 되는 양자 특성인 중첩과 얽힘을 사용한다. 양자비트를 사용하면 동시에 엄청난 양의 연산을 할 수 있다.
 
구글은 이 양자 컴퓨터를 개발하기 위해 먼저 54개의 큐비트를 탑재한 빠르고 안정성 높은 '시커모어(Sycamore)'라는 양자 컴퓨터용 프로세서를 개발했다.
 
연구 결과는 네이처지에 논문명 ‘프로그래밍 가능한 초전도 프로세서를 사용한 양자 우위(Quantum supremacy using a programmable superconducting processor)’로 23일(현지시각) 게재됐다.
 
▲동시에 작동하는 모든 큐비트에 대한 단일(e1; 십자형) 및 2큐비트(e2; 막대) 파울리 오류를 표시하는 히트맵. 표시된 레이아웃은 프로세서의 큐비트 분포를 나타낸다.[Nature]
각 양자 비트는 다른 4개의 큐비트에 연결된  2차원 정사각형 그리드로 회로를 설계했다. 양자비트끼리 상호 작용을 일으키면서 계산한다. 이 53개의 양자비트는 2의 53제곱 다차원 계산이 가능하게 됐다.
 
기존의 양자 컴퓨터 프로세서는 노이즈로 인해 오류가 많아 실용성에서 회의적이었다. 하지만 시크모어는 양자비트 사이의 상호작용을 끌 수 있는 신형 컨트롤 노브를 사용해 문제를 개선했다. 큐비트를 여러 개로 연결한 경우에도 오류를 크게 줄일 수 있다고 밝혔다.
 
현재 이 시커모어 프로세스를 탑재한 양자컴퓨터를 벤치마크한 결과, 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 1만년이 걸릴 계산 문제를 단 200초 만에 풀어낸 것이다.
 
구글 블로그에 따르면 “기존 컴퓨터에서는 실현 불가능한 계산 능력을 갖춘 ‘양자 초월성’을 2019년 봄에는 달성했다”라며, “시커모어 탑재 양자컴퓨터는 완전 프로그램 가능하고 일반적인 목적의 양자 알고리즘 실행이 가능하다”고 밝혔다.
 
한편, IBM은 21일(현지 시각) 공식 블로그를 통해 “양자 컴퓨팅이 고전적인 시뮬레이션의 한계에 부딪치고 있어 시스템 성능을 평가하는 벤치마킹 방법에 대해 의문이 있다”고 지적했다.
 
IBM은 “구글은 논문에서 디바이스가 ‘양자 우위’에 도달했으며 ‘최첨단 슈퍼컴퓨터가 같은 작업을 수행하는 데 약 10,000 년이 소요될 것”이라고 주장했지만, IBM은 같은 작업을 이상적인 시뮬레이션으로 2.5일 이내에 훨씬 더 충실하게 클래식 시스템에서 수행 할 수 있다“고 주장했다.
 
또 “초전도체 기반 53큐비트 장치에서 양자 컴퓨팅의 진보를 보여줬지만 이를 고전 컴퓨터를 능가한 양자 컴퓨터의 증거로 봐서는 안 된다”고 주장했다.
 
IBM의 연구팀은 “2012년 존 프레스킬(John Preskill)이 제안한 ‘양자우위(Quantum Supremacy)’이라는 용어가 기존 컴퓨터로는 할 수 없었던 작업을 수행 할 수 있는 지점을 설명하는 것이므로 이번 결과는 임계 값에 충족되지 않았다”고 강조했다.
 
김들풀 기자 itnews@