IBM 양자컴, 슈퍼컴으로 100년 걸릴 계산 19초 만에…

IBM 양자 프로세서 나이트호크 r2(Nighthawk r2)가 양자 우위 초기 실증에 쓰이는 대표 벤치마크에서 샘플 100만개를 19초 만에 생성했다는 연구 결과가 나왔다. 미국 이론 응집물질물리학자가 보고한 이번 결과는 슈퍼컴퓨터로도 100년이 걸릴 것으로 추정되는 작업량이다.

미국 양자 서비스형 소프트웨어(QSaaS) 기업 블루큐비트(BlueQubit) 소속 이론 응집물질물리학자 티그란 세드라키안(Tigran Sedrakyan)이 이끄는 연구팀은 시중에서 널리 쓸 수 있는 양자 프로세서 나이트호크 r2로 무작위 회로 샘플링을 수행한 결과를 공개했다. 무작위 회로 샘플링은 양자 우위 초기 실증에 쓰이는 대표 벤치마크다. 양자컴퓨터에 무작위로 만든 복잡한 계산을 시키고 그 결과로 나오는 비트열을 대량으로 뽑아내는 시험이다.

양자비트는 0과 1뿐 아니라 둘이 겹친 상태도 가질 수 있어 고전 계산과는 다른 정보 처리가 필요하다. 양자비트 수와 연산 횟수가 늘수록 고전 컴퓨터로 양자컴퓨터와 같은 결과를 재현하는 데 드는 계산량은 엄청나게 불어난다.

연구팀은 실험에서 양자비트 61개를 골라 무작위 회로를 최대 40사이클까지 돌렸다. 출력 진폭 하나를 계산하는 데만 복소 연산이 10²²회 필요한 규모다. 샘플 100만개를 최첨단 슈퍼컴퓨터에서 고전 시뮬레이션으로 모으려면 110년치 계산 시간이 드는 것으로 산출됐다.

반면 나이트호크 r2를 쓴 양자컴퓨터는 36사이클 결과로 샘플 100만개를 19초 만에 모았다고 연구팀은 밝혔다. 다만 이 결과는 무작위 회로 샘플링이라는 특정 과제에서 슈퍼컴퓨터와 양자컴퓨터를 비교한 것이라는 점에 유의해야 한다.

이번 연구는 아직 동료 평가를 거치지 않았고 사전 공개 논문(프리프린트)으로만 나와 있다. 연구팀은 이번 성과가 시중에서 널리 쓸 수 있는 양자 프로세서로 일반적인 무작위 회로 샘플링 양자 우위를 입증한 첫 사례라고 밝혔다. 전문가가 아닌 양자컴퓨터 이용자 대부분도 쉽게 재현할 수 있다고 덧붙였다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.