기술 대기업들은 실용적인 양자 컴퓨터가 이번 10년 안에 등장할 것으로 예상하고 있습니다

IBM, 구글, 아마존, 마이크로소프트 등을 비롯한 미국 기술 기업들이 연구실 시제품에서 산업용 장비로 양자 컴퓨터 시스템을 확장하기 위해 경쟁하고 있다고 밝혔다.

칩 설계 및 오류 수정 분야의 획기적인 발전으로 기술적 격차가 좁혀지면서 일부 전문가들은 10년 안에 달성할 수 있을 것으로 예상하고 있지만, 다른 전문가들은 훨씬 더 오랜 시간이 걸릴 것이라고 경고하고 있습니다.

IBM은 지난 6월 발표에서 이전 계획에서 부족했던 엔지니어링 세부 사항을 보완한 본격적인 설계안을 제시했습니다. IBM의 양자 프로그램 책임자인 제이 감베타는 2030년 이전에 재료 시뮬레이션이나 AI 모델링과 같은 작업에서 classicAI 컴퓨터를 능가하는 기계를 개발할 수 있는 "명확한 로드맵"을 마련했다고 밝혔습니다.

줄리안 켈리가 이끄는 구글의 양자 연구팀은 작년에 가장 큰 기술적 장벽 중 하나를 제거했으며, 켈리는 남은 문제들도 모두 "극복 가능"하다고 말하면서 2020년대 말 이전에 관련 성과를 낼 것이라고 밝혔습니다

기업들은 규모 확장에 따른 어려움을 해결하기 위해 노력하고 있습니다

아마존의 양자 하드웨어 책임자인 오스카 페인터는 주요 물리적 이정표가 달성되었더라도 산업화 단계에는 15~30년이 걸릴 수 있다고 경고했습니다. 의미 있는 성능을 위해서는 기본 양자 단위인 200개 미만의 큐비트에서 100만 개 이상으로의 도약이 필요합니다.

큐비트의 불안정성으로 인해 확장성이 저해되는데, 이는 큐비트의 유효 상태를 1초 미만의 짧은 시간으로 제한합니다. IBM의 433큐비트 콘도르 칩은 구성 요소 간 간섭 현상을 보였는데, 리게티 컴퓨팅의 CEO인 수보드 쿨카르니는 이를 "골치 아픈 물리적 문제"라고 표현했습니다. IBM은 이러한 문제를 예상했으며, 현재는 간섭을 줄이기 위해 다른 커플러를 사용하고 있다고 밝혔습니다.

초기 시스템은 성능 향상을 위해 개별적으로 조정된 큐비트에 의존했지만, 이는 대규모 구현에는 적합하지 않습니다. 현재 기업들은 더욱 신뢰할 수 있는 부품과 저렴한 제조 방법을 개발하고 있습니다.

구글은 10억 달러 규모의 시스템 구축을 위해 부품 가격을 10분의 1로 줄이는 것을 목표로 하고 있습니다. 큐비트 하나가 손실되더라도 결과가 손상되지 않도록 데이터를 여러 큐비트에 복제하는 오류 수정 기능은 시스템 확장에 필수적인 요소로 여겨집니다.

구글은 시스템 규모가 커질수록 오류 수정 기능이 향상되는 칩을 선보인 유일한 회사입니다. 켈리는 이 단계를 건너뛰면 "매우 비싸지만 잡음만 출력하는 기계"가 될 것이라고 말했습니다

경쟁 디자인과 정부 지원

IBM은 구글의 표면 코드 방식보다 큐비트 수를 90% 줄일 수 있다고 주장하는 저밀도 패리티 검사 코드(LDPC)라는 새로운 오류 수정 방식에 주목하고 있습니다. 표면 코드는 격자 형태로 각 큐비트를 이웃 큐비트와 연결하지만, 실질적인 연산을 위해서는 백만 개 이상의 큐비트가 필요합니다.

IBM의 방식은 큐비트 간의 장거리 연결을 필요로 하는데, 이는 설계하기가 매우 어렵습니다. IBM은 이제 이를 달성했다고 주장하지만, 가트너의 마크 호바스 같은 분석가들은 이 설계가 아직 이론 단계에 머물러 있으며 실제 제조 환경에서 검증되어야 한다고 말합니다.

그 밖에도 여러 기술적 난관이 남아 있습니다. 배선을 단순화하고, 여러 칩을 모듈로 연결하며, 시스템을 절대 영도에 가깝게 유지하기 위해 더 큰 극저온 냉장고를 제작하는 것 등이 그것입니다.

사용하는 초전도 큐비트는 IBM 보이고 있지만tron제어하기 어렵습니다. 트랩 이온, 중성 원자, 광자와 같은 대안은 더 안정적이지만 속도가 느리고 대규모 시스템으로 연결하기가 더 어렵습니다.

영국 유니버설 퀀텀의 CEO인 세바스찬 웨이트는 정부의 자금 지원 결정으로 경쟁 업체가 몇 군데로 좁혀질 가능성이 높다고 말했습니다. 미 국방부 산하 연구 기관인 DARPA는 실용적인 시스템 개발에 가장 빠른 경로를dent위한 검토에 착수했습니다.

아마존과 마이크로소프트는 특이한 물질 상태를 포함한 새로운 큐비트 설계를 실험하고 있으며, 기존 업체들은 기존 기술을 계속해서 개선하고 있습니다. 호르바스는 "어렵다고 해서 불가능한 것은 아니다" 라며백만 큐비트 달성을 향한 업계의 의지를 요약했습니다.