1. 발표 내용
- 구글은 양자 컴퓨터 **‘시카모어(Sycamore)’**를 사용하여 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 IBM '서밋(Summit)'이 1만 년 걸리는 계산을 200초 만에 실행했다고 발표.
- 시카모어는 53개의 초전도 양자 소자로 구성된 칩으로, 반면 서밋은 수만 개의 GPU, 수천 개의 CPU, 그리고 10페타바이트 메모리를 사용하는 초대형 시스템.
- 53개의 양자 소자가 1경 개 이상의 반도체 소자를 사용하는 슈퍼컴퓨터보다 빠른 결과를 냈다는 점이 가장 놀라운 포인트.
2. 양자 컴퓨터의 원리
- 양자역학 기반 기술:
- 상태 중첩: 양자 소자는 0과 1이 동시에 중첩된 상태를 표현 가능.
- 양자 얽힘: 여러 양자 소자가 상호작용하며, 데이터의 중첩이 전체 시스템으로 확장됨.
- 예: 53개의 소자가 얽히면 약 1경 개의 데이터를 동시에 중첩 가능.
- 중첩된 데이터를 메모리로 활용:
- 계산은 중첩된 데이터 전부에 동시에 이루어지며, 연산 결과가 데이터에 덮어씌워짐(Overwrite).
3. 양자컴퓨터의 한계
- 오류 발생 문제:
- 현재 양자 소자는 연산을 반복할수록 상태가 깨져 오류가 발생.
- 이번 실험에서도 1600번 연산 중 정답 확률은 **0.2%**에 불과.
- 이를 해결하기 위해 오류 수정 기술이 필요하나, 구현까지 약 20년이 걸릴 것으로 예상됨.
- 문제 적용 한계:
- 양자 컴퓨터는 특정 유형의 계산(예: 신소재 시뮬레이션, 암호 해독)에만 유리하며, 보편적 문제 해결에는 부적합.
4. 앞으로의 방향
- 실용화 과제:
- 양자 소자의 안정성 확보 및 오류 보정 기술 개발.
- 양자컴퓨터에 적합한 계산 문제 발굴.
- 유망 분야:
- 화학 계산: 신재료 설계 및 분자 시뮬레이션.
- 기계학습: 고도화된 알고리즘 개발.
- 연구 동향:
- 대학, 대형 IT 기업(구글, IBM 등), 양자 컴퓨팅 스타트업이 새로운 용도 발굴에 주력.
결론
- 구글의 실험은 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터를 특정 문제에서 능가할 수 있음을 입증했지만, 실용화를 위해서는 여전히 기술적 과제가 많음.
- 향후 20년간 연구와 개발이 지속되며, 화학, 기계학습 등 일부 분야에서 점진적 발전이 기대됨.