中 듀얼코어 양자 컴퓨터 발표했다

중국과학원 산하 우한 소재 기업인 중과쿠위안과기(中科酷原科技)가 5월 7일 세계에서 처음으로 표방하는 듀얼코어 방식 중성원자 양자 컴퓨터 한원 2호(Hanyuan 2)를 발표했다. 이 회사가 2024년 중성원자 상용 양자 컴퓨터인 한원 1호(Hanyuan 1)를 출시한 데 이은 행보다.

한원 2호는 캐비닛형 단일 케이스 내에 독립된 중성원자 어레이 2개를 탑재하며 루비듐 87 원자 100개와 루비듐 85 원자 100개로 구성된 200큐비트로 듀얼코어 협조 계산을 구현하는 구성.

케이스는 표준 랙형 통합 설계로 소형 레이저 냉각 시스템만으로 작동하며 복잡한 극저온 냉각 환경 없이 일반 실내 환경에 빠르게 설치할 수 있다. 전체 소비 전력은 7kW 미만으로 억제된다고 밝혀 양자 계산 기술 응용 장벽과 도입 비용을 대폭 낮출 것으로 기대된다고 밝혔다. 전문가에 따르면 양자 프로세서가 싱글코어에서 듀얼코어 아키텍처로 이행하는 건 세계 최초이며 양자 계산 코어 아키텍처에서의 독자적인 돌파구라고 평가했다.

두 코어는 모두 독립된 완전한 중성원자 큐비트 어레이로 워크로드를 분담하는 병렬 계산 모드 외에 첫 번째 어레이가 계산을 수행하고 2번째 어레이가 실시간 오류 정정을 담당하는 일주일종(메인+보조) 모드로도 운용할 수 있다. 이를 통해 기존 싱글코어 구성에서 과제로 꼽혀온 큐비트 확장 제약과 인접 큐비트 간 크로스토크 등 기술적 병목 해소를 목표로 하고 있다.

중성원자 양자 컴퓨팅은 레이저 어레이로 전하를 갖지 않는 중성원자를 포획·냉각하고 개별 원자를 큐비트로 조작하는 방식이다. 확장성, 긴 코히런스 시간, 높은 조작 충실도 등 장점으로 세계 양자 계산 하드웨어 개발 주요 노선 중 하나로 자리잡고 있다.

중과쿠위안 측은 한원 2호에 대해 광 핀셋 어레이 수가 500개를 넘고 큐비트 수명이 100초에 달하며 각종 핵심 지표가 국제 선진 수준에 도달하는 동시에 일부 주요 성능에서는 업계 최고 수준이라고 주장했다.

중과쿠위안은 후베이성 양자기술 산업 체인의 선도 기업으로 자리매김하고 있으며 핵심 팀은 중국과학원 정밀측량과학·기술혁신연구원 출신으로 중성원자 양자 기술 연구를 20년 이상 이어왔다. 광 핀셋 어레이 제작, 고충실도 양자 게이트 조작, 원자 동적 재배치, 코히런스 시간 연장 등 일련의 핵심 기술을 순차적으로 확보해 왔다.

물론 보도에선 200큐비트라는 규모는 서방 중성원자 양자 컴퓨터 선두 그룹에 상당히 뒤처진다고 지적했다. 미국 기업 아톰컴퓨팅(Atom Computing)은 2023년 시점 1180큐비트 중성원자 어레이를 실증하고 이후 마이크로소프트와 협력해 상용 하드웨어상 오류 정정 논리 큐비트 제공으로 나아가고 있다. 또 미국 기업 큐에라(QuEra)는 일본 정보통신연구기구(NICT)에 오류 정정 대응 머신을 납품하고 2025년까지 2억 3,000만 달러 이상을 신규 조달했다. 이들 기업은 자사가 개발하는 양자 컴퓨터에 대해 양자 게이트 충실도, 코히런스 시간, 오류율 등의 지표를 공표하고 있다.

하지만 중과쿠위안은 한원 2호에 대해 이들 지표를 일절 공개하지 않았으며 발표에 수반한 동료 심사 논문도 존재하지 않는다. 중국발 이 같은 유형 발표가 모두 중국 관영 매체로 귀결되는 공통적 경향이라는 지적이다. 또 듀얼코어라는 명칭은 고전적 멀티코어 CPU와의 유사성을 의도적으로 연출한 것이지만 기술적으로는 오히려 서방 기업이 더 큰 규모로 추구하고 있는 모듈형 양자 계산에 가까운 개념이라는 지적. IBM은 초전도 프로세서를 고전적·양자적 인터커넥트로 연결하는 방향에 주력하고 큐에라와 파스칼(Pasqal)은 단일 어레이 스케일링과 모듈 간 접속성 양립을 추진하며 아톰컴퓨팅과 마이크로소프트는 네트워크화된 양자 프로세서를 축으로 한 통합 시스템을 구축하고 있다는 것이다.

중과쿠위안 측 접근법은 두 어레이를 단일 케이스 내에 배치한다는 점에서 네트워크형보다 밀도 있게 통합된 것이기는 하지만 그게 단일 대규모 어레이를 스케일하는 방식에 비해 실용상 우위를 가져오는지는 미해결 과제다. 그 답을 내리려면 공표된 벤치마크가 필요하다는 주장이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.