중국 과학기술대학교·구글, ′양자 우위′ 입증...어떤 점이 다른가?

중국 과학기술대학교·구글, '양자 우위' 입증...어떤 점이 다른가?: 이선영 / 기사승인 : 2020-12-09 14:15:10

12월 3일, 중국 과학기술대학교 연구팀이 양자컴퓨터 개발 부분에서 놀라운 성과를 거두었다. 연구팀이 선보인 양자컴퓨터 '지우장(Jiuzhang)'이 매우 복잡한 계산을 단 200초 만에 완료했다. 세계에서 세 번째로 가장 뛰어난 성능을 지닌 슈퍼컴퓨터 '선웨이 타이후라이트(Sunway TaihuLight)'가 수 억 년간 작업해도 완료할 수 없는 계산 문제였다.

지난해, 중국 과학기술대학교 연구팀에 앞서 구글이 양자컴퓨터 시제품 '시카모어(Sycamore)'와 함께 전 세계적으로 찬사를 받았다. 마찬가지로 슈퍼컴퓨터가 처리하기까지 1만여 년이 걸릴 것으로 예측된 계산 작업을 단 몇 초 만에 끝냈기 때문이다.

중국 과학기술대학교와 구글 모두 양자 기계가 기존 컴퓨터로 처리할 수 없는 작업을 원활하게 처리하며 뛰어난 성능을 자랑한다는 '양자 우위' 개념을 입증했다. 그러나 글로벌 월간지 와이어드의 설명에 따르면, 중국 과학기술대학교의 지우장과 구글의 시카모어는 기술적으로 다른 점이 있다. 어떤 부분에서 차이점을 지니고 있을까?

시카모어와 지우장의 차이점은?
시카모어와 지우장은 제작 과정부터 차이가 있다. 구글은 극저온에서 초전도 금속으로 양자 서킷을 만든다. 바로 시카모어의 큐빗을 구성하는 서킷이다. 초전도 칩으로 구성된 큐빗을 켈빈 0도 이하의 환경에서 냉각시킨다. 시카모어에는 이러한 과정을 거쳐 생성된 큐빗 54개가 적용됐다.

큐빗 하나에서 오류가 발생해도 나머지 큐빗 53개가 정상적으로 작동한다면, 계산 속도를 크게 단축하면서 슈퍼컴퓨터보다 뛰어난 성능을 선보일 수 있다.

반면, 중국 과학기술대학교 연구팀의 지우장은 광 기반 양자컴퓨터이다. 광자와 빛의 입자를 조작해 결과를 기록하는 방식으로 지우장을 제작했다. 연구팀은 지우장의 계산 능력을 위해 광자 76개를 측정했다.

지우장은 연구실에 있는 광학 서킷을 돌아다니는 광자와 같은 형태로 계산을 처리한다. 작업이 끝날 때 판독되는 각각의 광자는 시카모어의 프로세서가 큐빗을 판독해 계산 값을 보여주는 것과 유사하다.

둘 중 어떤 제품의 제작법이 더 우수한가?
양자컴퓨터와 관련된 세계 표준은 존재하지 않는다. 우선, 양자컴퓨터에 몇 개의 큐빗이 있어야 유용한 작업을 할 수 있는지도 정확하지 않다. 전문가마다 예측하는 양자컴퓨터의 적정 큐빗 개수는 최소 수백 개에서 최대 수백만 개로 다양하다.

또한, 양자컴퓨터가 최상의 성능을 구현할 수 있도록 하는 제작 과정도 확실하지 않다. 이 부분도 전문가마다 의견이 엇갈린다. 현재 학계와 업계는 다양한 방법으로 양자컴퓨터를 개발하며, 최상의 양자컴퓨터 제작법을 찾고 있다.