양자 컴퓨터 CPU 개발 - 큐비트

The superconducting quantum circuit with five Xmon qubits (cross-shaped devices) placed in a linear array. The quantum device shows logic gates with fidelities at the surface code threshold for fault tolerance. (Photo credit: Erik Lucero.) This Nature article has been featured in a press release, Christian Science Monitor, IEEE Spectrum, International Business Times, Condensed Matter Journal Club, Photonics Spectra, EE Journal, Science News, and Techfragments.

 

구글은 자사의 연구 기관인 Google Research의 Quantum Artificial Intelligence Lab 팀이 양자 컴퓨터의 하드웨어 설계·개발을 위한 이니셔티브를 발족한다고 발표했다.

구글은 초전도 소재에 의한 양자 컴퓨터용 프로세서의 설계·개발을 위해 이번 이니셔티브를 캘리포니아 샌타바버라 대학 John M. Martinis 교수가 이끄는 연구 그룹과 제휴한다. Martinis 교수는 저온 물리학 분야에 주어진 Fritz London Memorial Prize를 올해 4월에 수상했고, 과거 10명의 수상자를 보면 이후 전원이 노벨상으로 이어진 점을 고려할때 그 중요성이 매우 높은 부문이다.

양자 컴퓨터는 통상적인 컴퓨터의 비트(bit)가 0과 1 둘 중 하나의 상태로만 가능한 것과 달리 새로운 개념의 큐비트(qubit)로 0과 1 상태를 동시에 가질수 있기 때문에 기존의 비트 방식과는 비교가 불가한 방대하고 빠른 연산을 구현할 수 있다. 그러나 이러한 큐비트 자체가 현재는 불 안정한 것이 큰 걸림돌이 되어 양자 교정 기술이 필요하고, 2차원 배열로 오류 정정률은 1퍼센트 이하에 도달해야 하기 때문에 아직은 부족하나 점차 시야에 가까워 질 것으로 전망되고 있다.

또한 현행의 물리적인 프로세서(CPU)의 리딩 이노베이터로서 산업을 이끌고 있는 인텔의 경우 세계 최초의 14나노 프로세서(브로드웰)를 현재 양산하고 있으나 7나노 5나노 등 향후 물리적인 나노 공정 기술의 한계가 임박함에 따라 새로운 접근으로서도 양자 컴퓨터에 대한 관심은 점차 증가하고 있다.

 

 

This photo by Erik Lucero illustrates our lab's ReZQu qubit architecture, the focus of a BBC article.

 

구글은 하드웨어 개발에 직접 나서는 부문에 대해 "Quantum AI 팀에 하드웨어 그룹을 통합함으로써 최근 이론적 통찰과 D-Wave 사의 양자 어닐링 아키텍처에서 학습한 사항에 따라 양자 최적화와 양자 추론 프로세서용 새로운 디자인을 구현하고 테스트할 수 있게 된다"고 설명하며 D-Wave 사의 양자 컴퓨터와 관계를 단절하는 것이 아니며 향후로도 D-Wave 사의 과학자들과 협력하면서 NASA Ames 연구소에 설치되어 있는 최신 베스비우스(Vesvius) 머신으로도 실험을 계속한다고 밝혔다.

구글은 그 동안 D-Wave 사에 의해 개발된 양자 원리에 근거한 컴퓨터를 사용해 왔으나 이번 발표로 구글이 범용적인 원리에 근거한 양자 컴퓨터에 주력할 뿐 만 아니라 그것을 독자적인 하드웨어(CPU)로 개발 하겠다는 야심을 드러내고 있는 것으로 볼 수 있다.

과거 인공지능 양자 컴퓨터는 영화에나 등장할 수 있는 "먼 미래의 꿈" 으로 거론됐으나 Martinis 교수팀과 관련 과학자들의 생각대로 모든 연구가 순항하여 이것을 현실화 시킬수 있을 것인지 큰 관심이 집중되고 있다.