아마존, 첫 양자칩 공개…'클라우드 빅3' 전장 양자칩으로 이동[송영찬의 실밸포커스]

아마존웹서비스(AWS)가 처음 공개한 양자 칩 '오셀롯'./ 사진=REUTERS

세계 1위 클라우드 업체 아마존웹서비스(AWS)가 자사 첫 양자 칩을 전격 공개했다. 물리적으로 적은 큐비트만으로 오류를 정정하는 일명 ‘고양이 큐비트’ 기법을 구현해 오류 정정 효율성을 대폭 높인 게 특징이다. 이를 통해 양자 컴퓨팅 상용화 시점을 5년은 단축할 수 있다는 설명이다. 구글과 마이크로소프트(MS)에 이어 AWS까지 양자 칩을 내놓으며 글로벌 클라우드 업계의 전장이 양자컴퓨팅으로 이동하고 있다는 분석이 나온다. 

 "고양이 큐비트로 오류 줄여"

사진=아마존웹서비스(AWS) 제공

27일(현지시간) AWS는 오스카 페인터 교수가 이끄는 캘리포니아공대(칼텍) 연구팀과 함께 새로운 양자 칩 ‘오셀롯’을 개발했다고 발표했다. 새로운 칩은 전기적 진동을 만드는 장치인 ‘오실레이터(oscillator)’에서 이름을 따왔다. 기존의 양자 칩과 비교해 양자 컴퓨터에서 정보를 처리하는 단위인 큐비트에서 생기는 오류를 획기적으로 줄인 게 가장 큰 특징이다. 오스카 페인터 AWS 양자 하드웨어 담당 이사는 “오류 수정을 구현하기 위한 물리적 큐비트의 수를 5분의 1 이하로 줄일 수 있게 해줄 것”이라며 “양자 컴퓨터 개발 일정을 획기적으로 단축시킬 수 있다”고 말했다. 

연구팀은 큐비트의 오류를 줄이기 위해 ‘고양이 큐비트’ 기법을 활용했다. 고양이 큐비트는 상자 안에 갇힌 고양이가 방사성 물질 붕괴에 따라 상자를 열어 확인할 때까지 ‘죽은 상태’와 ‘살아있는 상태’를 동시에 가지게 된다는 양자역학의 사고 실험인 ‘슈뢰딩거의 고양이’에서 이름을 딴 개념이다. 슈뢰딩거의 고양이처럼 0과 1 둘 중 하나를 가질 수 있는 일반 큐비트와 달리 0과 1을 동시에 가질 수 있고 중첩된 상태로 존재하도록 만든 게 고양이 큐비트다. 큐비트의 오류에는 ‘비트 플립’과 ‘위상 플립’이 있는데, 고양이 큐비트는 큐비트 오류가 고전 컴퓨터에서도 일어나는 비트 플립보다는 양자 컴퓨터에서만 일어나는 위상 플립에 치우쳐 일어나도록 아키텍처를 설계했다.

전날 국제 학술지 ‘네이처’에 게재된 논문에 따르면 연구팀은 기존에 수십 개의 큐비트로 정정할 수 있는 오류를 다섯 개의 고양이 큐비트만으로 정정하는 데 성공했다. AWS는 오셀롯의 아키텍처가 양자컴 부품 제작 비용을 최대 90%까지 절감할 수 있다고 밝혔다. 

AWS는 고양이 큐비트를 활용하면 양자 컴퓨터 상용화 시점도 앞당길 수 있다고 자신했다. 페인터 이사는 “양자컴이 언제 현실 세계의 응용 분야에 사용될 수 있을지는 더 이상 문제가 되지 않는다”며 “오셀롯이 그 여정의 중요한 단계가 될 것”이라고 말했다. 특히 양자 컴퓨터의 가장 큰 과제 중 진동, 열, 전자파, 방사선 등에 매우 민감하다는 것인데, 새 양자 칩을 활용하면 큐비트가 안정적으로 작동할 수 있다는 게 AWS 측 설명이다. 

 클라우드 업계 전장 양자 칩으로 급격히 이동 

사진=REUTERS

이번 발표는 MS가 자사 첫 양자칩 ‘마요라나 1’을 공개한 지 불과 일주일 만에 나왔다. 발표 방식도 네이처에 연구 결과를 게재하는 걸로 동일했다. 글로벌 글로벌 클라우드 시장 점유율 12%로 3위인 구글이 지난해 12월 양자 칩 ‘윌로’를 공개하며 처음 양자컴퓨팅 시장에 참전한 가운데, 2위 업체 MS(20%)에 이어 부동의 1위 업체인 AWS(31%)까지 뒤따른 것이다. 

향후 클라우드 업체 간 양자 칩 개발 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다. 일반적으로 양자 컴퓨터는 극저온에서 운영되고 전문적인 유지·보수가 필요해 클라우드 기반으로 운영된다. 클라우드 업체들은 현재 배스킷(AWS)·애저 퀀텀(MS)·퀀텀 엔진(구글)·IBM 퀀텀(IBM) 등 클라우드 기반 양자컴 서비스를 제공하고 있다. 

실리콘밸리=송영찬 특파원 0full@hankyung.com