양자 오류 줄인 구글 양자 컴퓨터 칩 윌로우 공개

(출처: 구글)

구글이 양자 컴퓨터 상용화의 가장 큰 걸림돌로 여겨졌던 양자 오류를 획기적으로 줄인 양자 컴퓨터 칩인 윌로우 (Willow)를 공개하고 그 연구 결과를 저널 네이처에 발표했습니다. 앞서 소개드린 것처럼 D wave나 IBM 등 여러 회사에서 큐빗 (qubit)을 이용한 양자 컴퓨터를 다수 발표했지만, 이들 모두가 실용적인 컴퓨터와는 거리가 멀었습니다. 특히 연산 단위인 큐빗을 늘릴 수록 기하급수적으로 양자 오류가 커지면서 사실상 의미 있는 결과를 얻을 수 없었습니다.

구글 퀀텀 AI 팀은 양자 오류를 해결하는데 연구를 집중했습니다. 양자 컴퓨터의 데이터 연산 및 저장 단위는 큐빗인데, 0과 1보다 훨씬 다양한 상태를 지닐 수 있어 큐빗을 늘릴수록 기하급수적으로 연산 능력을 늘릴 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다. 하지만 빠르게 변화하는 양자 상태를 저장할 수 없어 데이터 오류를 수정하기 어렵다는 것이 주요 한계로 지적되어 왔습니다. 결국 큐빗을 늘릴수록 오류도 같이 늘어나 의미 있는 결과를 얻을 수 없는 것입니다.

윌로우는 105 큐빗 양자 칩으로 최신 양자 오류 수정 기술을 통해 3x3, 5x5, 7x7 그리드로 더 큰 물리적 큐빗을 테스트할 때마다 양자 오류를 절반으로 줄였습니다. 따라서 큐빗을 늘려도 오류 때문에 의미 있는 결과를 얻을 수 없는 한계를 극복할 수 있습니다.

연구팀은 실제 의미 있는 결과를 얻을 수 있을지 검증하기 위해 자체 개발한 랜덤 회로 샘플링 (RCS) 벤치마크를 진행했습니다. 그 결과 현존하는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터인 프런티어로 10^25년이 걸리는 연산을 5분만에 할 수 있음을 증명했습니다. 실용적인 양자 컴퓨팅 가능성을 크게 높인 것입니다.

(동영상1)

(동영상2)

다만 현재까지는 이 양자 컴퓨터가 기존의 컴퓨터 연산을 모두 대체할 수 있는 것은 아니며 특수 분야에서만 빠른 결과를 내놓을 가능성이 높아보입니다. 구글은 양자 컴퓨터 상용화를 위해 계속 연구를 진행할 예정입니다. 실용적인 양자 컴퓨터가 상용화될 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://blog.google/intl/ko-kr/company-news/technology/quantum-ai-willow-kr/

https://phys.org/news/2024-12-google-quantum-chip-error.html

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