[표지로 읽는 과학] 양자컴퓨터 상용화 위한 새 '이정표'

네이처 제공

국제학술지 ‘네이처’는 이번주 표지로 양자 컴퓨터를 작동시키기 위한 ‘양자 회로’를 형상화한 바둑판 모양의 이미지를 실었다. 흐릿하게 처리된 표지 왼편으로는 ‘노이즈를 가로지르며(CUTTING THROUGH THE NOISE)’라는 문구가 삽입됐다. 이 문구 아래로는 ‘양자 프로세서가 오류 완화를 통해 고전적인 방법으로는 도달할 수 없었던 물리학에 접근하다’라는 문구가 배치됐다. 

아브히나브 칸달라 IBM 왓슨연구소 연구원이 이끄는 연구팀은 양자컴퓨터를 통해 100큐비트 이상의 규모에서 기존 컴퓨팅 방식을 뛰어 넘는 정확한 결과를 산출했다고 14일(현지시간) 네이처에 밝혔다. 

양자컴퓨팅의 궁극적인 목표 중 하나는 기존 컴퓨터로는 효율적으로 계산할 수 없었던 재료와 물질의 자연적 성질을 모형화하고 그 구성 요소들을 시뮬레이션하는 것이다. 이러한 계산이 가능해진다면 더 나은 배터리 제작과 신약 개발을 실현시킬 수 있을 것으로 예상된다.

그러나 오늘날의 양자 시스템은 본질적으로 '노이즈'로 인해 양자컴퓨터의 성능을 저해하는 오류가 많이 발생한다. 그 이유는 양자 비트 또는 큐비트의 취약한 특성과 주변 환경에서 오는 교란 때문인 것으로 알려졌다.

연구팀은 양자컴퓨터가 가지고 있는 오류를 이해하고 이를 완화시킴으로써 기존 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 능가하는 양자컴퓨터를 만드는 데 성공했다.

IBM이 개발한 양자컴퓨터 계산의 정확성을 검증하기 위해 미국 버클리 캘리포니아대(UCLA) 연구팀은 슈퍼컴퓨터를 이용해 같은 계산을 수행했다. IBM의 양자컴퓨터는 계산 대상인 물질 모형의 규모가 커져도 정확한 결과를 산출했는데 비해 기존 컴퓨터는 이와 비교할 수 없을 정도로 성능이 저하됐다.

한편, 네이처에 게재된 이번 논문의 제1저자는 왓슨연구소의 한인 과학자인 김영석 연구원으로 알려졌다.

[이승엽 기자 flame@donga.com]