퀀티넘 H2-1, 양자 컴퓨팅 성능 신기록 달성...구글 기록 100배 뛰어넘어

퀀티넘 H2-1, 양자 컴퓨팅 성능 신기록 달성...구글 기록 100배 뛰어넘어

이태준 기자입력2024-07-12 14:27

                     트랩 이온 기술을 사용go 데이터를 처리하는 퀀티넘의 양자 컴퓨터 내의 이온 트랩. 사진=로이터

퀀티넘(Quantinuum)이 개발한 혁신적인 양자 컴퓨터 H2-1이 '양자 우월성' 분야에서 새로운 기록을 세웠다고 사우스차이나모닝포스트가 10일(현지시각) 보도했다.

'양자 우월성'은 양자 컴퓨터가 특정 문제를 푸는 속도에서 기존의 가장 강력한 슈퍼컴퓨터의 성능을 뛰어넘는 지점을 의미한다.

보도에 따르면 56큐비트를 탑재한 H2-1은 구글의 시카모어(Sycamore)가 2019년에 세운 기존 벤치마크를 100배 뛰어넘는 성능을 보여주면서, 양자 컴퓨팅 기술의 비약적인 발전을 증명했다. 더 놀라운 것은 이러한 압도적인 성능 향상을 이루면서도 전력 소모량은 3만 배나 감소했다는 점이다.

퀀티넘 연구팀은 H2-1의 성능과 큐비트 품질을 벤치마킹하기 위해 다양한 실험을 진행했다. 특히, 잘 알려진 알고리즘을 활용해 큐비트의 노이즈 및 오류 발생률을 측정하는 데 집중했다. 이 연구 결과는 아직 동료 심사를 거치지는 않았지만, 지난달 arXiv(아카이브-과학자들이 자신의 연구 논문을 정식 출판 전에 자유롭게 공유하고 토론하는 온라인 플랫폼)에 공개되면서 학계와 업계의 큰 주목을 받고 있다.

양자 컴퓨터는 양자 역학의 원리와 큐비트 간의 얽힘 현상을 이용하여 기존 컴퓨터와는 차원이 다른 연산 능력을 보여준다. 큐비트는 여러 상태를 동시에 표현할 수 있으며, 얽힘을 통해 다른 큐비트와 즉각적으로 상호 작용한다. 이러한 특성은 양자 컴퓨터가 복잡한 문제를 병렬 처리하여 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 해결할 수 있게 해준다.

큐비트 수가 증가할수록 양자 컴퓨터의 성능은 기하급수적으로 향상된다. 전문가들은 미래의 양자 컴퓨터가 현재 슈퍼컴퓨터로는 수천 년이 걸리는 계산을 단 몇 초 만에 처리할 수 있을 것으로 예상한다. 이는 신약 개발, 재료 과학, 금융 모델링 등 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 잠재력을 의미한다.

'양자 우월성'은 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터를 능가하는 지점을 의미하는 중요한 개념이다. 하지만 이를 실질적으로 달성하려면 수백만 개의 큐비트가 필요하다. 현재 가장 큰 양자 컴퓨터는 약 1000개의 큐비트를 갖추고 있을 뿐이다. 큐비트는 오류 발생 가능성이 높기 때문에 오류 수정을 위해 많은 큐비트가 필요하며, 이는 양자 우월성 달성의 주요 과제 중 하나다.

퀀티넘 연구팀은 H2-1의 출력 정확도를 평가하기 위해 선형 교차 엔트로피 벤치마크(XEB)를 사용했다. XEB는 0(오류 없음)에서 1(완전 오류) 사이의 값을 출력하며, 낮은 값일수록 높은 정확도를 의미한다.

구글은 2019년 시카모어를 테스트하면서 XEB를 활용하여 당시 최고 성능의 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 빠른 연산 속도를 입증한 바 있다.

이번 연구에서 퀀티넘은 JP모건, 칼텍, 아르곤 국립 연구소와 협력하여 XEB 점수 0.35를 달성했다. 이는 H2-1이 35%의 시간 동안 오류 없이 결과를 생성할 수 있음을 의미하며, 구글 시카모어의 기록을 훨씬 뛰어넘는 성과다.

일리아스 칸 퀀티넘의 최고 제품 책임자는 "우리의 목표는 변함없이 범용 결함 허용 양자 컴퓨터를 개발하는 것이지만, 최근 몇 달 동안 이룬 발전은 수년간의 노력과 투자가 결실을 맺고 있음을 보여주는 명확한 증거"라고 강조했다.

퀀티넘은 이전에도 마이크로소프트와 협력해 물리적 큐비트보다 오류율이 800배 낮은 '논리적 큐비트'를 시연한 바 있다. 이는 양자 컴퓨터의 안정성과 신뢰성을 높이는 데 중요한 발판이 될 것으로 기대된다.

칸은 "이러한 결과는 결함 허용 양자 컴퓨터의 모든 이점이 당초 예상보다 훨씬 빠르게 실현될 수 있음을 시사한다"고 덧붙였다. 퀀티넘의 혁신적인 성과는 양자 컴퓨팅 기술의 상용화를 앞당기고 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com