처음으로 양자우위 달성을 보고한 구글 연구팀 논문이 온라인에 공개됐다.

양자 우위(quantum supremacy)는 양자 컴퓨터가 가장 강력한 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 작업을 수행할 수 있는 전환점이다.

영국 파이낸셜타임즈(Financial Times)가 보도한 관련 내용은 NASA 웹사이트에 게시된 논문에서 게재됐다가 현재 서비스가 중단됐다. 구글은 지난해 NASA 슈퍼컴퓨터를 실험 벤치마크로 사용하기로 합의했다. 산타바바라의 캘리포니아대( University of California, Santa Barbara) 물리학자 존 마티니즈(John Martinis)가 이끄는 구글 AI퀀텀(Google AI Quantum) 연구팀에 따르면 퀀텀 프로세서는 현재 세계에서 가장 강력한 상용 슈퍼컴퓨터 IBM 서밋(Summit)에서는 약 1만 년이 걸릴 연산을 3분 20초 만에 수행했다.

앞서 연구팀은 지난해 72큐비트(qubit) 양자 컴퓨팅 칩 브리슬콘(Bristlecone) 벤치마크를 공개, 최근관련 컨퍼런스에서 올 연말까지 양자우위 달성 가능성을 낙관한 바 있다.

NASA사이트에서 게시가 중된된 논문은 ‘페이스트빈(Pastebin)’ 사이트에 익명 일반 텍스트 버전으로 실렸다. 논문은 과학자들 사이에서 SNS로 유포되고 있다. Pastebin 논문(Quantum Supremacy Using a Programmable Superconducting Processor)에 따르면, 구글은 ‘Sybitmore’라는 양자 컴퓨터를 만들었다. 연구팀은 이번 실험이 “양자 프로세서에서만 수행 할 수 있는 첫 번째 계산”이라고 FT에서 밝혔다.

양자 컴퓨팅은 양자 비트(quantum bits) 또는 큐비트(qubit)를 활용하기 때문에 매우 강력하다. 1또는 0인 클래식 비트와 달리 큐비트는 동시에 두 가지를 조합해 사용할 수 있다. 이 같은 양자현상 덕분에 양자 컴퓨터는 기존 머신이 순차적으로 처리해야하는 많은 양의 데이터를 병렬로 처리 할 수 있다. 과학자들은 수년간 양자 컴퓨터가 기존 고전 컴퓨터 보다 성능이 우수하다는 것을 입증하기 위해 노력해 왔다.

앞서 미국 메사추세츠주 캠브리지에서 열린 MIT ‘EmTech’ 컨퍼런스 양자 컴퓨팅에 대한 토론에서 MIT교수로 양자 전문가인 윌 올리버(Wil Oliver)는 라이트 형제의 첫 비행에 양자우위를 비유했다. 그는 이 기술이 관련 분야 연구에 더 많은 자극을 줄 것이며 양자 컴퓨팅이 더 빨리 약속을 달성하는 데 도움이 될 것이라고 말했다.

여러 가능성을 동시에 평가할 수 있는 양자 컴퓨팅은 복잡한 컴퓨터를 시뮬레이션 할 수없는 고전적인 컴퓨터로는 불가능한 물리 및 화학 시뮬레이션에 사용될 수 있다. 또한 새로운 약물과 태양 전지판을 만들고 인공 지능과 자율 주행 자동차를 개발하고 투자 포트폴리오를 관리 할 수도 있다. AI에 충분한 컴퓨팅 파워를 제공 할 수 있다.

구글 양자컴퓨터가 어떤 작업을 수행했는지는 확실하지 않지만 매우 좁은 범위일 수 있다. 영국 UCL(University College London) 물리학자 조나단 오펜하임(Jonathan Oppenheim)은 트위터에서 “이는 하나의 성과이지만 유용한 것을 계산할 수 있는 양자 컴퓨터와는 매우 거리가 멀다”고 밝혔다.

양자 컴퓨터를 연구하고 있는 IBM의 다리오 질(Dario Gil)은 매우 좁은 양자 샘플링 문제를 중심으로 설계된 실험의 한계를 지적한다. 그는 “양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터에 대해 전면적 우위를 차지하지는 않을 것”이라며 “각각 고유한 장점이 있기 때문에 함께 작동할 것”이라고 MIT리뷰에서 말했다.

한편, 최근 IBM은 53큐비트의 14번째 양자 컴퓨터를 발표했다. AT&T 등은 양자 네트워크 또는 양자 컴퓨터를 연결하는 기술을 연구하고 있다.

양자 우위를 향한 이같은 노력에도 불구하고 양자 컴퓨터는 여전히 초기 단계다. 약간의 온도 변화 작은 진동이라도 큐비트의 섬세한 상태를 파괴 할 수 있기 때문에 기계는 오류가 발생하기 쉽다. 광범위한 문제를 해결할 수 있는 양자 컴퓨터가 널리 보급되기까지는 수 년이 걸릴 수 있다.