구글이 54개 큐비트(qubit)의 양자컴퓨터를 개발에 성공했다는 소식입니다. 마침내 컴퓨팅의 새로운 시대가 개막한 것 같습니다.

구글은 최근 양자 프로세스 시험가동에 성공함으로써 마침내 '양자 우위(quantum supremacy)'를 달성했다고 선언했습니다. '양자 우위'란 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터의 성능을 넘어서는 현상을 말합니다.

이번 구글의 양자컴퓨터 개발 논문은 10월 23일자 저널 네이처(Nature)에 실렸습니다. 이 연구 논문은 NASA 서버에 의도치 않게 초안이 게재된 지 한 달 만에 나온 것입니다.

이 논문에 따르면 구글 양자컴퓨터는 54개의 초전도 큐비트(qubits)로 구성된 양자 프로세서가 '무작위 샘플링 계산'(radom sampling calculation)을 표준컴퓨터보다 기하급수적으로 빠른 속도로 수행할 수 있다는 것을 보여줬습니다. 무작위 샘플링 계산은 양자 컴퓨터가 난수 생성기에 의해 생성 된 난수를 증명하는 계산을 말합니다. 구글의 시카모어 양자컴퓨터는 3분20초 만에 이를  해결했다고 합니다. 동일한 계산을 현재 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터인 IBM의 서밋(Summit)에게 시켰다면 약 1만 년이 걸렸을 것이라고 합니다. 이번 구글의 양자컴퓨터의 능력을 짐작할 수 있는 대목입니다.

런던 임페리얼 칼리지의 물리학자 피터 나이트(Peter Knight)는 "이것은 놀라운 업적이다. 양자 컴퓨팅이 정말 어렵지만 불가능하지는 않다는 것을 보여준다"며 이번 성과를 '큰 꿈을 향한 디딤돌'이라고 평가했습니다. 

이에 대해 IBM은 고전적인 알고리즘으로도 2.5일 안에 문제를 해결할 수 있다고 주장했다고 합니다. 자체 개발한 53쿼트 양자컴퓨터를 보유한 IBM은 '양자 우위'에 대한 문턱이 높다면서 구글이 아직 '양자 우위'라는 이정표에 이르지 못했을 것이라고 주장합니다.

IBM의 주장을 액면 그대로 받아들이더라도 구글의 양자컴퓨터는 여전히 큰 진전이라는 평가가 나옵니다. 런던 대학의 시아란 길리건 리(Ciarán Gilligan-Lee) 교수는 "IBM의 페타바이트(petabytes,10의 15승 바이트) 연산 능력의 세계에서 가장 큰 컴퓨터가 2일 반 동안 가동할 일을 구글의 양자컴퓨터가 불과 3분20초 만에 처리했다면 꽤 인상적인 성과"라고 평가했습니다.

그러나 양자컴퓨터가 실제 문제들을 완전히 해결할 준비가 되었다는 것을 의미하지는 않는다고 합니다. 그것은 적어도 수십 년 남았다고 보는 게 타당하고 합니다.

이에 대해 길리건 리는 "이번 성과는 유용한 양자컴퓨터를 얻기 위한 긴 여정의 첫 걸음임은 분명하다"고 평가하고 "지금은 '시끄러운 중간 규모 양자컴퓨팅(noisy intermediate-scale quantum computing, NISQ) 단계에 있다"고 설명했습니다.

길리건 리는 "NISQ를 넘어서려면 오류를 수정하는 데서 시작해야 하는데, 다행스러운 것은 논문을 분석해 보니 구글 칩의 아키텍처가 이미 최적화되어 있다는 사실"이라고 말했습니다.

#기사 출처 : ♠Nature, Quantum supremacy using a programmable superconducting processor, DOI: 10.1038/s41586-019-16666-5
♠NewScientist, It’s official: Google has achieved quantum supremacy
https://www.newscientist.com/article/2220968-its-official-google-has-achieved-quantum-supremacy/

<'우주관 오디세이' 저자>

인저리타임 조송현 pinepines@daum.net 조송현의 기사 더보기

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