MS, 세상 뒤집을 양자 칩 ‘마요라나 1′ 개발

미국 마이크로소프트(MS)가 양자 오류와 집적도 한계 등을 뛰어넘는 양자컴퓨터 칩을 개발했다고 합니다. 온도·자기장 등 외부 환경 변화에 극히 민감해 오류가 잦고 보정이 어려웠던 기존 칩의 치명적 단점을 해결해 양자컴퓨터 시대를 앞당길 수 있게 되었다는 것입니다.

MS는 세계 최초로 ‘위상(位相) 초전도체’를 사용한 양자 칩 ‘마요라나 1′을 개발했다면서 반도체 발명이 오늘날의 스마트폰, 컴퓨터, 전자 제품을 가능하게 한 것처럼 이번 개발로 양자컴퓨터 시대가 몇 년 안에 실현될 수 있을 것이라고 하였습니다. 이번 양자 칩 개발을 트랜지스터 발명에 비유하기도 하였습니다.

양자컴 연산의 기본 단위이자 성능 기준으로 꼽히는 ‘큐비트’ 수를 향후 100만개로 확장할 수 있게 되었다고 합니다. 현재 IBM과 구글의 양자컴이 1000큐비트급인 점을 감안하면, 1000배에 달하는 규모를 구현할 수 있다고 공언한 것입니다.

 

진공관 시대에 집채만 했던 컴퓨터가 트랜지스터 발명을 계기로 소형화되면서 ‘개인용 컴퓨터’ 시대가 열린 것처럼, 이번 양자컴 기술이 신소재·의료·환경·국방·보안 등 경제·산업·사회 각 분야에 혁명과도 같은 변화를 예고한 것입니다.

 

양자컴퓨터 칩 ‘마요라나 1’에는 큐비트 8개가 탑재되었습니다. 일반 컴퓨터의 기본 단위는 비트인데 양자컴퓨터는 이와 구별하게 위해서 큐비트라고 합니다. 기존의 일반 컴퓨터는 전자의 유무(有無)에 따라 0과 1의 비트(bit)로 정보를 표현하고 순차적으로 계산하는 반면, 양자컴은 예컨대 0과 1을 동시에 처리할 수 있어 연산 속도가 획기적으로 빠릅나다.

 

MS는 큐비트를 100만개 이상으로도 확장할 수 있도록 양자 칩을 설계했다고 합니다. 이번 양자 칩의 핵심인 ‘위상 초전도체’는 인듐 비소와 알루미늄 등으로 구현했습니다. 이를 통해 양자 정보의 손상을 막고 오류 파악과 수정도 디지털로 자동 제어할 수 있게 되었다고 합니다.

 

 

큐비트 100만개는 양자컴퓨터가 산업에 실질적 변화를 가져오기 위한 필수 임계치라고 합니다. 큐비트가 100만개 이상 탑재되는 시기를 ‘양자컴퓨터 상용화’가 시작되는 시기로 본다는 것입니다.

 

100만 큐비트급 양자컴이 개발되면 컴퓨터로는 풀 수 없는 각종 문제가 해결될 것이라고 합니다. 교량이나 항공기의 균열 등을 자가 복구하는 물질을 개발할 수 있고, 각종 플라스틱을 분해하는 만능 촉매도 만들 수 있어 환경오염도 풀 수 있다는 것입니다. 토양 비옥도를 획기적으로 높여 식량 부족 문제의 돌파구도 열 수 있다고 합니다.

 

양자컴퓨터가 상용화되면 인공지능(AI) 분야에서도 근본적 혁신이 가능하다는 분석이 나옵니다. 막대한 양의 데이터를 학습한 뒤 이를 토대로 연산과 추론을 하는 AI에 양자컴 기술이 접목되면 소비 전력을 비롯해 비용과 시간을 대폭 줄이면서 AI 학습 속도를 100배 가까이 높일 수 있다는 것입니다.

 

양자 컴퓨터를 본격적으로 활용하면 신약 후보 물질을 찾는 데 드는 시간과 비용을 기존의 100분의 1로 절감하고, 궁극적으로 암이나 치매 등 난치병을 쉽게 치료할 수 있는 시대가 열릴 수 있습니다.

 

차세대 배터리나 그래핀 등 신소재를 지금보다 훨씬 빠르게 개발할 수 있고, 금융 시장에서도 주가, 금리, 환율 등 다양한 변수를 고려해 리스크를 예측하고 회피하는 금융 모델링이 가능해진다고 합니다. 이상기후를 예측하는 것도 지금보다 훨씬 정확해질 전망입니다.

 

양자컴퓨터가 상용화되었을 때 생기는 위협도 있습니다. 기존의 암호 기술이 양자컴퓨터 앞에서 무력화될 것으로 보고 있습니다. 기존 컴퓨터로 수천 년을 풀어야 하는 암호도 양자컴퓨터로는 몇 분 안에 풀릴 수 있다고 합니다.

 

새로운 양자 칩 개발을 계기로 양자컴퓨터경쟁이 더욱 뜨거워질 것으로 보입니다. 구글이 2024년 12월 공개한 양자 칩 ‘윌로’는 기존 수퍼컴퓨터로 10의 25제곱년이 걸리는 계산을 5분 만에 수행해 냈습니다. IBM은 2024년 11월 ‘퀀텀 헤론’ 양자 칩을 공개하며 전작 대비 동일한 연산 작업 시간을 112시간에서 2.2시간으로 크게 단축하기도 하였습니다.

 

현재 양자 컴퓨터는 연구 중심으로 활용돼 상용화 시점에 대해선 의견이 분분합니다. 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 지난달 양자컴퓨팅 상용화까지 15~30년이 걸릴 것으로 내다보았습니다. 마크 저커버그 메타 CEO 또한 지난달 “양자 컴퓨터가 매우 유용한 패러다임이 되기까지 10년 이상 걸릴 것이라는 게 많은 사람의 생각”이라고 말하기도 하였습니다.

 

 

 

 

 

 

출처: ChatGPT,조선일보,이데일리,마이크로소프트자료