IBM, 120큐비트 칩 공개…하이브리드 양자 칩 개발 가속

2026년 ‘양자우위’ 달성…2029년 ‘오류내성’ 양자 컴퓨터 완성 선언

IBM이 2029년 오류 내성 양자컴퓨팅 상용화 로드맵을 제시했다.

12일(현지시간) 뉴욕에서 열린 ‘IBM 퀀텀 개발자 컨퍼런스(Quantum Developer Conference)’에서 IBM은 2026년 말까지 ‘양자 우위(Quantum Advantage)’를 달성하고, 2029년까지 ‘오류 내성(fault-tolerant) 양자컴퓨터’를 완성하겠다는 청사진을 공개했다.

IBM 리서치 디렉터 제이 갬베타(Jay Gambetta)는 “유용한 양자컴퓨팅을 현실화하려면 소프트웨어, 하드웨어, 제작 공정, 오류 정정 등 여러 기술 축이 함께 발전해야 한다”며 “IBM은 이 모든 요소를 통합적으로 확장할 수 있는 유일한 기업”이라고 이날 행사에서 말했다.

‘나이트호크’ 양자우위 도전

발표의 핵심은 IBM의 차세대 양자 프로세서 ‘IBM Quantum Nighthawk’였다. 120개의 큐비트(qubit)와 218개의 차세대 가변 커플러(tunable coupler)를 갖춘 나이트호크는 이전 세대인 ‘헤론(Heron)’ 대비 약 20% 더 높은 연결성을 구현했다.

이를 통해 사용자는 기존보다 30% 더 복잡한 회로를 낮은 오류율로 실행할 수 있으며, 초기 버전은 최대 5,000개의 이큐비트(two-qubit) 게이트 연산을 지원한다. IBM은 2025년 말 나이트호크를 클라우드 기반으로 사용자에게 제공하고, 2026년에는 7,500 게이트, 2027년 10,000 게이트, 2028년에는 15,000 게이트 및 1,000 큐비트 이상으로 확장하겠다는 계획을 밝혔다. 업계는 의미 있는 진전이라는 평가다.

‘룬’, 오류 내성 시대의 초석

IBM이 공개한 또 하나의 핵심은 실험용 프로세서 ‘IBM Quantum Loon’이다. 룬은 온칩 장거리 커플러(long-range coupler)와 다층 저손실 배선 구조를 채택해 물리적으로 떨어진 큐비트를 하나의 고밀도 회로로 연결한다.

특히 IBM은 고전 컴퓨팅 하드웨어를 이용해 480 나노초 이내에 qLDPC 코드로 오류를 실시간 디코딩하는 데 성공했다고 밝혔다. 이는 당초 목표보다 1년 빠른 성과다. IBM은 이러한 기술들이 결합되면 2029년 완전한 오류 내성 양자컴퓨터를 실현할 수 있는 기반이 마련된다고 설명했다.

양자 소프트웨어 ‘키스킷’, HPC와 결합

IBM의 오픈소스 양자 소프트웨어 스택 ‘Qiskit(키스킷)’도 대폭 강화됐다. 이번 업데이트를 통해 키스킷은 동적 회로(dynamic circuit) 기능을 확장, 100큐비트 이상 규모에서도 정확도를 24% 향상시켰다.

또한 고성능컴퓨팅(HPC) 시스템과의 결합을 위해 C-API와 C++ 인터페이스를 도입, 양자-고전 하이브리드 연산 환경을 지원한다. 이로써 오류 완화(error mitigation) 비용을 최대 100배 절감할 수 있다는 게 IBM의 설명이다.

IBM은 알고리즘 스타트업 Algorithmiq, BlueQubit, Flatiron Institute와 함께 ‘양자우위 트래커(Quantum Advantage Tracker)’를 공동 운영하며, 전 세계 연구자들이 새로운 알고리즘과 결과를 검증·공유할 수 있는 오픈 생태계를 조성하고 있다.

300mm 웨이퍼 기반 양자칩 개발 가속

IBM은 뉴욕 알바니 나노테크 단지 내 300mm 웨이퍼 제조시설을 통해 양자칩 생산 효율을 두 배로 끌어올리고 있다고 밝혔다. 첨단 반도체 공정 장비와 상시稼働(가동) 시스템을 활용해 연구-개발 주기를 단축하고, 칩의 복잡도를 10배 이상 높였다.

이러한 대형 팹(Fab) 전환은 양자칩의 상용화를 위한 생산성·안정성 확보 전략으로, 업계에서는 IBM이 본격적으로 ‘양자 반도체 제조 시대’의 서막을 열었다는 평가가 나온다.

이와 관련해 WSJ은 “IBM이 양자 하드웨어와 소프트웨어 모두에서 기술적 통합에 근접했다”고 전했다. 반면 Barron’s 등 일부 분석가는 “양자우위가 실제 산업 문제 해결로 이어지기까지는 아직 기술적 불확실성이 남아 있다”고 지적했다.

IBM의 이번 발표는 양자컴퓨팅을 유용한 계산 도구로 끌어올리려는 전략적 진화의 선언이다. ‘나이트호크’와 ‘룬’은 각각 양자우위와 오류 내성을 상징하는 두 축으로, IBM이 실제로 쓸 수 있는 양자컴퓨터로 향해 나아가고 있음을 보여준다.