구글이 양자 컴퓨팅 역사에 또 하나의 큰 획을 그었습니다. 새로운 양자 컴퓨터 칩인 "윌로우(Willow)"가 공개되며, 양자 컴퓨팅 분야의 오랜 난제를 해결하고 상용화 가능성을 한 단계 더 가까이 끌어왔습니다. 이번 발표는 윌로우가 다음과 같은 두 가지 주요 성과를 달성했음을 알립니다.
- 확장성 있는 오류 감소: 윌로우는 더 많은 큐비트를 사용할수록 오류를 지수적으로 줄이는 데 성공했습니다. 이는 양자 오류 수정의 핵심 과제를 해결하며 30년간의 연구 끝에 큰 진전을 이루어낸 것입니다.
- 압도적인 계산 능력: 윌로우는 오늘날 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로도 10섹틸리언(10⁵) 년이 걸릴 계산을 단 5분 만에 수행했습니다. 이는 현재 우주의 나이를 훨씬 초월하는 숫자입니다.
양자 오류 수정: 30년 만의 돌파구
양자 컴퓨팅에서 큐비트는 환경과 빠르게 정보를 교환하기 때문에 오류가 발생하기 쉽습니다. 윌로우는 큐비트 배열을 3x3, 5x5, 7x7로 확장하면서도 오류율을 절반으로 줄이는 데 성공했습니다. 이를 통해 "임계 이하(below threshold)" 상태를 달성했으며, 이는 양자 오류 수정의 역사에서 중요한 이정표로 기록됩니다.
윌로우의 시스템은 실시간 오류 수정을 구현해 계산 중 발생하는 오류를 즉시 수정할 수 있습니다. 또한 큐비트의 수명을 늘림으로써 시스템 전반의 안정성을 크게 향상시켰습니다. 이는 상용화 가능한 대규모 양자 컴퓨터 구축을 위한 실질적인 토대를 마련한 것입니다.
압도적인 성능
윌로우는 난수 회로 샘플링(RCS) 벤치마크를 사용해 슈퍼컴퓨터와 비교할 수 없는 성능을 입증했습니다. 이 계산은 현재의 슈퍼컴퓨터로는 불가능한 작업으로, 윌로우는 이를 단 5분 만에 처리했습니다. 이 결과는 양자 컴퓨터가 현재 가능한 계산의 한계를 넘어섰음을 명확히 보여줍니다.
이 성과는 양자 컴퓨팅이 여러 평행 우주에서 동시에 계산을 수행한다는 다중우주(multiverse) 이론과도 연결됩니다. 이는 양자 역학이 가진 놀라운 가능성을 다시 한 번 확인시켜줍니다.
윌로우의 기술적 진보
윌로우는 캘리포니아 산타바바라에 위치한 최첨단 제조 시설에서 제작되었습니다. 105개의 큐비트를 탑재하고 있으며, 큐비트 간 평균 연결성은 3.47로 동급 최강의 성능을 자랑합니다. 큐비트의 수명(T1 시간)은 100µs에 가까워졌으며, 이는 이전 세대 칩보다 약 5배 개선된 수치입니다.
구글은 큐비트의 "수량"보다 "품질"에 집중하며, 전체 시스템 성능을 최적화하는 데 주력하고 있습니다. 이러한 접근법은 윌로우의 뛰어난 오류 수정과 난수 회로 샘플링 성능으로 입증되고 있습니다.
상용화를 향한 다음 단계
구글의 목표는 실질적인 상용 문제를 해결할 수 있는 "유용한, 비고전적(beyond-classical)" 계산을 수행하는 것입니다. 윌로우는 이 목표를 향한 중요한 발판으로, 과학적 발견과 상업적 응용을 동시에 이룰 가능성을 열어줍니다.
양자 컴퓨팅은 AI, 약물 개발, 전기차용 배터리 설계, 새로운 에너지 대안 개발 등 다양한 분야에서 혁신을 가속화할 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 미래의 응용 프로그램은 현재의 고전 컴퓨터로는 불가능하며, 윌로우와 같은 양자 컴퓨터를 통해서만 실현될 수 있습니다.
구글 양자 컴퓨팅 팀에 함께하세요
구글은 양자 오류 수정의 기본을 배울 수 있는 새로운 Coursera 강의를 포함하여 다양한 오픈소스 소프트웨어와 교육 자료를 제공합니다. 연구자, 엔지니어, 개발자를 초대하여 양자 컴퓨팅의 새로운 알고리즘을 함께 개발하고 미래의 문제를 해결하는 데 기여할 것을 권장합니다.
양자 컴퓨팅과 AI의 결합은 현대 기술의 패러다임을 재정의할 것입니다. 구글의 윌로우 칩은 그 여정에서 중요한 이정표를 세웠으며, 앞으로의 혁신적인 가능성에 대한 기대감을 고조시킵니다.
https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/
Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip
Our new quantum chip demonstrates error correction and performance that paves the way to a useful, large-scale quantum computer.
blog.google
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