구글, 양자컴퓨터로 슈퍼컴 1만 3,000배 고속 연산 성공했다

구글이 양자컴퓨터용 칩 윌로(Willow)를 사용해 기존 컴퓨터보다 1만 3,000배 속도로 연산에 성공했다고 발표했다. 양자컴퓨터의 고속 연산 성능을 보여주는 연구 성과는 이전에도 존재했지만 이번 성과는 검증 가능한 양자 우위성을 보여주는 첫 사례로 어필되고 있다. 연구 성과는 네이처(Nature)에도 게재됐다.

구글은 양자컴퓨터 실용화를 위한 연구를 오랫동안 지속해왔으며 2019년에는 세계 최고속 슈퍼컴퓨터로도 1만 년이 걸리는 계산 문제를 3분 20초 만에 풀 수 있는 양자컴퓨터 개발에 성공했다. 다만 2019년 성과는 랜덤 회로 샘플링이라 불리는 기법을 사용한 것으로 다른 기기에서는 다른 계산 결과가 출력된다는 큰 문제를 안고 있었다.

그 후 구글은 2024년 양자비트 105개를 탑재한 양자칩인 윌로를 발표했다. 윌로는 이론적으로 슈퍼컴퓨터로 10²⁵년이 걸리는 계산을 5분 만에 실행할 수 있다는 성능을 갖추고 있으며 윌도 연산 성능 실증을 위한 연구가 계속되어 왔다.

구글은 10월 22일 윌로를 사용해 검증 가능한 양자 우위성을 실현했다는 연구 성과를 발표했다. 이 연구에서는 윌로를 사용해 기존 컴퓨터가 취약한 양자 카오스 시스템 시뮬레이션에 도전했으며 양자 에코라고 불리는 새로 개발된 알고리즘을 사용해 세계 최고속 기존 컴퓨터와 비교해 1만 3,000배 빠른 연산에 성공했다는 걸 보여주고 있다.

이번 연구에서 개발된 알고리즘을 사용해 다른 양자컴퓨터에서도 동일한 답을 얻는 게 가능하다. 이를 통해 다른 기기에서는 다른 계산 결과가 출력된다는 기존 양자컴퓨터가 지닌 약점을 극복하고 양자컴퓨터 실용화를 향해 한 걸음 전진하게 됐다.

한편 구글은 양자컴퓨터의 실용화를 위한 로드맵을 수립하고 있으며 현재 로드맵 3단계인 장수명 양자비트 실현을 향해 연구를 진행하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.