IBM이 2023년 말까지 1121큐비트 양자 컴퓨터 구축을 목표로 제시했다.

IBM과 구글(Google) 등 업계는 기존 컴퓨터와 비교할 수 없을 만큼 빠르게 일부 문제를 해결할 수있는 양자 컴퓨터 상용화 경쟁에 막대한 투자를 해왔다. IBM은 인플레이션 포인트(inflection point)이라는 표현으로 양자 머신 발전 속도가 빠르게 증가할 것임을 주장했다.

IBM 리서치 디렉터 다리오 길(Dario Gil)은 “경쟁 우위 또는 보안 수단으로 컴퓨팅에 의존하는 기업이나 기관의 그것(양자 컴퓨터)가 다가올 것이라는 사실을 알고 이에 따라 조치를 취해야한다”고 말했다.

이번 IBM 로드맵은 양자 컴퓨팅(quantum computing)을 지원하기 위한 소프트웨어, 극저온 및 기타 기술에 필요한 인력 개발, 투자 및 인프라 측면 산업 진화의 일부다.

양자 컴퓨터는 이진 코드에서 “0”또는 “1”로 표시되는 두 가지 정보 상태를 나타낼 수있는 고전 컴퓨터의 비트와 달리 양자 비트 또는 큐비트(qubits)는 한 번에 여러 상태의 정보를 보유할 수 있다. 양자 컴퓨터는 문제에 대한 여러 잠재적 솔루션을 동시에 계산할 수 있다.

한 큐비트 상태가 변경되면 멀리 떨어져 있더라도 쌍으로 상태가 결정되는 얽힘(entanglement)과 0과 1의 중첩(superposition)은 큐비트 수에 따라 양자 컴퓨팅 파워를 기하 급수적으로 증대한다. 단 시스템에서 큐비트 수가 증가하면 노이즈, 오류도 확대된다.

IBM의 제이 감베타(Jay Gambetta)는 “우리팀이 직면한 가장 큰 과제는 미래의 양자 응용 프로그램에 필요한 복잡한 양자 회로를 실행하기 위해 충분한 시간 동안 오류가 거의없이 큐비트 대형 시스템을 제어하는 방법을 찾는 것”이라고 말했다.

로드맵

이러한 오류는 큐비트가 인코딩하는 정보를 여러 큐비트에 배포해 포착하고 수정할 수 있다. IBM은 2023 년 말까지 1,121 큐비트 시스템을 구축, 고전 컴퓨터가 할 수없는 계산을 수행하는 것을 목표로하고 있다. 1,000큐비트 이상의 양자 머신을 활용하려면 신뢰할 수 있는 오류 수준을 달성 해야 한다. IBM이 최근 발표한 65 큐비트 양자 프로세서는 오류 수준이 약 1.5 %다.

업체는 2021년 말까지 127 큐비트 시스템을 달성하고 1년 후 433 큐비트를 달성 할 수 있다고 믿는다. 이를 위해서는 큐비트를 구성하고 패키징하고 이를 대규모로 제어하며 동시에 오류율을 줄일 수 있어야 한다. 중간 목표는 1,000 큐비트 머신을 0.01%의 오류율로 만드는 것이다. 이는 1만 개의 작업마다 대략 하나의 오류 비율이다. 기존 컴퓨터의 경우 10 ^ 17마다 하나 정도 발생한다.

이 정도 품질은 더 이상 하드웨어에 관한 것이 아니라 소프트웨어 혁신이 필요한 일이다. 길은 잠재적으로 수천 또는 수백만 큐비트를 가진 미래의 양자 컴퓨터를 언급 “기계의 시연은 우리에게 세계를 변화시키는 다른 기계들이 가능할 것이라는 것을 확실하게 말해 줄 것”이라고 말했다.

양자 컴퓨터 새로운 저온 유지 장치 냉장고. credit : Chris Nay / IBM.

미국 정부와 업계는 지난달 발표된 5개의 새로운 양자 연구 센터 설립을 포함해 양자 컴퓨팅 및 관련 과학에 대한 투자를 늘리고 있다. 중국과 유럽도 양자 컴퓨팅 투자를 대폭 확대하고 암호화, 재료 과학 및 글로벌 기술 경쟁을 촉진하는 잠재적 응용 프로그램을 개발하고 있다.