구글이 자체 개발한 양자 칩 '윌로우(Willow)'를 이용해 세계 최초로 '검증 가능한 양자 우위(Verifiable Quantum Advantage)' 를 구현했다고 22일(현지시간) 밝혔다. 기존 컴퓨터로는 사실상 불가능한 연산을 양자 컴퓨터가 수행할 수 있음을 입증한 것이다.
구글이 윌로우를 이용해 구현한 알고리즘 '퀀텀 에코스(Quantum Echoes)'는 최근 학술지 '네이처'에 게재됐다.
윌로우는 구글이 지난해 현존하는 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 프런티어가 10셉틸리언(10의 24제곱)년이 걸려야 풀 수 있는 문제를 5분 안에 풀었다며 발표한 양자 칩이다. 구글은 '퀀텀 에코스'가 세계 최고 성능의 슈퍼컴퓨터가 실행하는 최상의 고전 알고리즘보다 연산 속도가 1만3000배 빠르다고 설명했다.
구글은 2019년 처음 '양자 우위'를 달성했다고 발표했지만 당시 재현 검증이 불가능하다는 비판이 있었다. 이번에는 다른 양자 시스템에서도 동일한 결과를 반복 재현할 수 있어 '검증 가능한' 수준의 신뢰성을 확보했다는 점이 차별화된다.
또 구글은 오류율 0.1% 미만의 정밀도와 10인년 수준의 테스트를 통해 슈퍼컴퓨터 대비 성능을 비교 검증했으며 총 1조회에 달하는 측정 실험을 거쳤다고 밝혔다.
구글은 이번 성과가 신약 개발, 차세대 배터리, 신소재 연구, 핵융합 에너지 등에서 현실적 응용 가능성을 제시한다고 강조했다. 특히 핵자기 공명(NMR) 기술을 활용해 분자 구조를 정밀하게 측정할 수 있는 '분자 눈금자'로서의 잠재력을 언급했다.
구글은 향후 5년 이내 양자 컴퓨터 기반 실제 응용 사례 가 등장할 것으로 전망했다.
현재 구글 연구진은 양자 하드웨어 로드맵의 세 번째 이정표로, 양자 컴퓨터의 오류를 줄이고 안정성을 높이는 핵심 기술인 '오래 지속되는 논리 큐비트' 개발에 집중하고 있다.
이번 연구는 올해 노벨 물리학상으로 주목받은 초전도 큐비트(superconducting qubit) 기술 연구에 뿌리를 두고 있다. 해당 분야의 세계적 석학이자 구글 퀀텀 AI 수석 과학자 미셸 드보레(Michel Devoret)가 핵심 역할을 수행했다.
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