구글, 양자컴퓨터의 정확성 증명.. ‘양자 에코스’ 알고리즘의 의미

구글은 자체 개발한 양자칩 ‘윌로(Willow)’를 이용해 양자컴퓨터의 계산 결과를 검증할 수 있는 ‘양자 에코스(Quantum Echoes)’ 알고리즘을 구현했다고 밝혔습니다.

양자컴퓨터가 기존 수퍼컴퓨터보다 압도적으로 빠른 속도로 연산을 수행한다는 것은 여러 차례 입증되어 왔지만, 그 결과가 실제로 정확한지를 객관적으로 증명할 방법은 없었습니다. 구글의 이번 연구는 그 불확실성을 해소하고, 양자컴퓨터 상용화의 문을 여는 결정적인 진전으로 평가됩니다.

 

양자컴퓨터는 미시 세계의 물리 법칙, 양자역학 원리를 기반으로 작동합니다. 기존의 컴퓨터는 정보를 0과 1 중 하나로 표현하는 비트를 이용하지만, 양자컴퓨터는 입자가 동시에 0과 1의 상태를 가질 수 있는 ‘큐비트(qubit)’를 사용합니다. 이로 인해 병렬 연산이 가능하며, 수많은 계산을 동시에 수행할 수 있습니다. 단순히 속도가 빠른 것을 넘어, 계산 구조 자체가 전통적인 컴퓨팅과 다르다고 할 수 있습니다.

 

구글이 개발한 ‘윌로’ 양자칩은 이런 큐비트의 상태를 정밀하게 제어하고 오류를 최소화하는 데 초점을 맞춘 차세대 칩입니다.

 

‘양자 에코스’ 알고리즘은 그 성능을 검증하기 위해 고안된 방식으로, ‘메아리’의 원리를 응용한 것입니다. 양자칩이 연산을 수행하고 결과를 도출한 뒤, 그 과정을 역순으로 되돌려 초기 상태와 비교하는 과정을 거칩니다. 계산이 정확하게 이루어졌다면 역계산의 결과는 처음 상태와 동일해야 합니다. 이 방식은 양자연산 과정에서 발생할 수 있는 미세한 오차나 정보 손실을 탐지하는 역할을 하며, 일종의 ‘양자 검산’이라 부를 만한 기술적 성취로 꼽힙니다.

 

이번 연구를 통해 구글은 양자컴퓨터가 기존 수퍼컴퓨터보다 1만3000배 이상 빠르게 복잡한 과학적 문제를 해결할 수 있다는 사실을 입증했습니다. 중요한 점은 단순한 속도 경쟁이 아니라 ‘정확성’과 ‘재현성’이 함께 확보되었다는 것입니다.

 

구글은 이를 바탕으로 실제 과학 분야에 양자 연산을 적용하기 시작했습니다. UC버클리와 공동으로 진행 중인 프로젝트에서는 핵자기공명(NMR) 데이터를 분석해 MRI 영상 기술의 정확도를 높이고 있으며, 수퍼컴퓨터를 사용할 때보다 훨씬 정밀한 분자 구조를 도출하고 있다고 설명했습니다.

양자컴퓨터가 상용화될 경우 신약 개발 분야가 가장 큰 변화를 맞이할 것으로 예측됩니다.

 

약물의 작용 원리는 분자 간 상호작용의 정밀한 계산에 기반합니다. 기존 컴퓨터로는 이 복잡한 양자 수준의 상호작용을 완벽히 시뮬레이션하기 어려웠지만, 양자컴퓨터는 분자의 전자 상태와 에너지 변화를 실시간으로 계산할 수 있습니다. 이를 통해 항암제, 치매 치료제, 감염병 백신 등의 개발 기간을 대폭 단축할 수 있으며, 부작용 가능성이 낮은 맞춤형 치료제 연구에도 활용될 수 있습니다.

 

양자컴퓨팅은 의학뿐 아니라 소재공학, 에너지, 암호보안 등 다양한 영역에서 응용될 전망입니다.

 

배터리의 화학 반응을 원자 단위에서 계산하면 고효율 전고체 배터리 개발의 속도를 앞당길 수 있고, 금융 분야에서는 초정밀 리스크 분석이나 시장 예측 알고리즘에 활용될 수 있습니다. 보안 영역에서는 양자암호 기술이 기존의 암호 체계를 대체할 가능성이 있으며, 국가 안보 및 금융 시스템의 패러다임을 근본적으로 바꾸어 놓을 수 있습니다.

 

양자컴퓨터의 잠재력은 막대하지만, 그 작동 원리는 극도로 복잡합니다.

 

큐비트는 외부 환경의 작은 교란에도 쉽게 상태가 변하는 특성을 갖고 있어, 온도, 전자기파, 진동 등 미세한 요인으로부터 보호해야 합니다. 이를 위해 절대온도에 가까운 극저온 상태에서 작동하며, 이러한 기술적 한계가 상용화를 늦추는 요인으로 지적되어 왔습니다. 구글의 이번 연구는 이런 한계 속에서도 계산 과정의 정확도를 확보할 수 있음을 증명했다는 점에서 큰 의미를 가집니다.

구글은 이번 실험 결과를 두고 “망원경과 현미경이 이전에 보지 못했던 세계를 열었듯이, 이번 연구는 인간이 지금까지 관찰할 수 없었던 자연 현상을 측정하는 새로운 도구, ‘퀀텀스코프(quantum-scope)’의 시작”이라고 표현했습니다. 이는 양자컴퓨터가 단순한 계산 장치를 넘어, 자연의 근본 구조를 이해하고 관찰하는 새로운 과학적 창이 될 수 있음을 암시합니다.

 

양자컴퓨터는 아직 상용화 단계에 도달하지 않았지만, 이번 연구는 그 가능성을 눈앞으로 끌어당긴 결정적 전환점으로 평가됩니다. 전통적 연산 방식의 한계를 넘어, 인간의 인식과 계산 능력이 미시 세계의 복잡한 법칙을 직접 다룰 수 있는 시대가 다가오고 있습니다.

 

계산의 속도보다 더 중요한 것은 정확성과 신뢰성입니다. 구글이 구현한 ‘양자 에코스’는 바로 그 신뢰를 확보한 첫 사례로, 인류가 새로운 연산의 언어를 배우기 시작한 순간이라 할 수 있습니다.

 

 

 

 

출처:ChatGPT,조선일보,구글자료