마이크로소프트 CEO, 양자 컴퓨팅 돌파구로 새로운 '상태의 물질' 토포컨덕터 발표

마이크로소프트의 CEO 사티아 나델라는 자사가 새로운 '상태의 물질'을 발견했으며, 이를 사용하여 마야나 1 양자 칩을 제작했다고 선언했습니다. 이 기술 기업은 2025년 2월 19일 새로운 칩을 공개하며 양자 컴퓨팅 기술의 중요한 진전을 강조했습니다.

The Majorana 1 마야나 1은 세계 최초의 양자 칩이며, 마이크로소프트가 수년 내에 의미 있는 산업 규모 문제를 해결할 수 있는 양자 컴퓨터의 제작에 한 발 더 다가갈 것으로 기대하는 새로운 토폴로지 코어 아키텍처로 구동됩니다.

마이크로소프트, 세계 최초의 토포컨덕터 도입 

마이크로소프트는 마야나 입자를 관찰하고 제어하여 더 신뢰할 수 있고 확장 가능한 큐비트(양자 컴퓨터의 구성 요소)를 생성할 수 있는 능력의 돌파구인 세계 최초의 토포컨덕터를 제작함으로써 역사에 이름을 남겼을 수 있습니다.

토포컨덕터가 무엇인지 이해하기 위해 반도체가 발명되기 전으로 돌아가 보겠습니다. 당시에는 스마트폰, 컴퓨터 및 전자기기에 전력을 공급하기 위해 고급 센서와 제어 시스템이 필요했으며, 반도체가 그들이 필요로 했던 돌파구였습니다. 

반도체는 본질적으로 전자 장치의 두뇌이며, 이는 환경에 따라 전도도가 변하기 때문입니다. 이러한 요소들은 엔지니어들이 전자 부품의 크기를 크게 줄일 수 있게 했으며, 이는 장치의 크기와 비용을 줄이는 동시에 기능을 향상시켰습니다.

그들의 발명으로 인해 스마트폰, 더 빠른 컴퓨터 및 전자 장치와 같은 기술의 경이로움이 탄생했습니다. 토포컨덕터는 그 다음 단계로, 본질적으로 백만 개의 큐비트로 확장될 수 있는 양자 시스템을 개발할 수 있는 경로와 가장 복잡한 산업 및 사회적 문제를 해결할 수 있는 능력을 제공하는 업그레이드입니다. 

우리는 한 발 물러서서 '좋아, 양자 시대를 위한 트랜지스터를 발명해보자. 그것이 가져야 할 특성은 무엇일까?'라고 말했죠.

마이크로소프트의 CEO인 사티아 나델라에 따르면, 토포컨덕터(topoconductor)를 개발하는 데에는 거의 20년 간의 집중적인 연구와 노력이 필요했으며, 그는 이 돌파구가 많은 이들이 예측하듯 수십 년이 아닌 수년 내에 의미 있는 양자 컴퓨터의 탄생으로 이어질 것이라고 믿고 있습니다. 

새로운 토포컨덕터로 생성된 큐비트는 더 빠르고, 더 신뢰할 수 있으며, 더 작습니다. 크기는 1/100mm로, 100만 큐비트 프로세서로의 명확한 길을 의미합니다.

“양자 공간에서 수행하는 모든 작업은 100만 큐비트로 확장할 수 있는 경로가 있어야 합니다. 그렇지 않다면, 우리가 동기 부여를 받는 중요한 문제들을 해결할 수 있는 규모에 도달하기 전에 벽에 부딪히게 될 것입니다.”라고 나야크는 말했습니다. “우리는 실제로 100만 큐비트에 도달하는 경로를 구체화했습니다.”

“손바닥에 쏙 들어갈 만큼 작으면서도, 오늘날 지구상의 모든 컴퓨터를 합친 것보다 더 많은 문제를 해결할 수 있는 칩을 상상해 보세요!”라고 나델라는 썼습니다. 

나델라는 마이크로소프트가 생산성 향상에 집중하는 이유는 그것이 경제를 성장시키고 모든 산업과 전 세계에 혜택을 주기 때문이라고 재차 강조했습니다. “기술을 과장하는 것이 아닙니다,”라고 나델라는 말했습니다. 별도의 글에서“진정으로 세계에 봉사하는 기술을 구축하는 것입니다.”

토포컨덕터에 대한 더 많은 세부 사항 

토포컨덕터는 토폴로지컬 초전도체(topological superconductor)라고도 불리며, 고체, 액체, 기체가 아닌 토폴로지적 상태라는 완전히 새로운 물질 상태를 생성합니다. 이는 기존 대안들이 요구하는 트레이드오프 없이 더 나은 큐비트를 생산할 수 있기 때문에 돌파구로 간주됩니다. 

수요일 네이처(Nature)에 게재된 새로운 논문에 따르면, 마이크로소프트 연구진은 토폴로지컬 큐비트의 이국적인 양자 특성을 생성하는 데 그치지 않고, 이를 정확하게 측정하는 데에도 성공했으며, 이는 실용적인 컴퓨팅을 위한 중요한 단계입니다.

이를 가능하게 하기 위해 그들은 개발 인듐 비소와 알루미늄으로 구성된 새로운 물질 스택을 사용했으며, 마이크로소프트는 이를 원자 단위로 조립했습니다. 그들은 마요라나(Majorana)라는 새로운 양자 입자의 존재를 유도하고, 그들의 독특한 특성을 활용하여 양자 컴퓨팅의 다음 단계로 나아가야 했습니다. 

마요라나 1을 구동하는 세계 최초의 토폴로지컬 코어(Topological Core)가 신뢰할 수 있도록 하기 위해 각별한 주의가 기울여졌으며, 하드웨어 수준에서 오류에 저항하여 더 안정적입니다.

상업적으로 중요한 응용 분야에서는 100만 큐비트에서 수조 번의 연산이 필요하며, 이는 각 큐비트의 미세 조정된 아날로그 제어에 의존하는 기존 옵션으로는 불가능합니다. 

이 최신 돌파구는 마이크로소프트수년 전 토폴로지컬 큐비트 설계를 추구한 회사의 결정이 높은 리스크와 높은 보상을 동반하는 과학 및 공학적 도전 과제로서 올바른 선택이었음을 증명합니다. 오늘날 회사는 100만 개로 확장할 수 있도록 설계된 8개의 토폴로지컬 큐비트를 갖춘 칩을 개발했습니다.

작년 마이크로소프트의 Quantinuum 및 Atom Computing와의 파트너십은 업계 최초의 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨터를 탄생시켰습니다.

양자 컴퓨터는 특히 더 많은 수의 신뢰할 수 있는 큐비트에 의해 구동되는 새로운 양자 시스템과 AI를 결합할 가능성 때문에 중요한 기회를 제공합니다. 오늘날 마이크로소프트의 Azure Quantum은 고객이 AI 컴퓨팅과 양자 플랫폼을 활용하여 과학적 발견을 추진할 수 있도록 하는 일련의 통합 솔루션을 제공합니다.

중요한 돌파구이지만, 양자 컴퓨팅에서 다음 단계의 진전을 이루려면 100만 개 이상의 큐비트를 제공하고 수조 번의 빠르고 신뢰할 수 있는 연산을 수행할 수 있는 양자 아키텍처가 필요합니다. 

마이크로소프트에 따르면 토포컨덕터의 발명은 이를 실현하는 데 필요한 시간을 수십 년이 아닌 수년으로 단축시킵니다. 기술적 진전이 양자 역학을 해독하면, 과학자들은 본질적으로 자연의 설계도에 접근하게 되며, 이를 AI에게 가르칠 수 있다고 믿습니다.