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[표지로 읽는 과학] 1만 년짜리 난제 4분 내에 푸는 양자컴퓨터 기술 개발

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[표지로 읽는 과학] 1만 년짜리 난제 4분 내에 푸는 양자컴퓨터 기술 개발

2019.10.26 09:00
네이처 제공
네이처 제공

양자컴퓨터 탄생이 점점 눈 앞에 다가오고 있다. 국제학술지 네이처는 24일자 표지에 양자컴퓨터가 현존하는 슈퍼컴퓨터의 성능을 넘어섰다는 '양자우월성(Quantum Supremacy·양자우위)'라는 단어와 새로운 양자 소자의 이미지를 실었다.

 

양자컴퓨터는 반도체가 아닌 입자를 활용해 양자역학의 원리에 따라 작동되는 컴퓨터다. 완성될 경우 이론상 현존하는 가장 뛰어난 슈퍼컴퓨터보다도 연산 능력이 수백만 배나 더 빠를 것으로 기대되고 있다. 

 

고전 역학에 의존하는 기존 컴퓨터는 비트단위로 정보를 읽는다. 비트는 데이터를 0과 1, 즉 2진법으로 나타낸다. 하지만 양자컴퓨터의 큐비트는 여기에 양자역학 현상인 '중첩'과 '얽힘'을 더해 자료를 처리한다. 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다. 그래서 기존 컴퓨터로 풀기 어려운 복잡한 문제도 단번에 풀 수 있다. 

 

존 마르티니스 미국 UC샌타바버라 교수팀과 구글 전문가들은 현존하는 최고 성능의 슈퍼컴퓨터로도 1만 년 걸리는 난제를 단 200초만에 풀어버리는 양자컴퓨터 칩 '시커모어'를 개발하고 실제로 실험을 통해 성능을 확인했다는 연구 결과를 네이처 24일자에 실었다. 

 

(관련기사 : 논란의 구글 양자컴퓨터 칩 드디어 공개..."양자우월성 달성했다")

 

시커모어는 구글이 2013년부터 미국 캘리포니아에 양자인공지능연구소를 설립하고 개발해온 양자컴퓨터칩이다. 이 칩은 53개의 큐비트를 서로 연결해서 만들었다. 영하 273.15도인 절대온도 등 극저온에서만 작동하는 초전도회로를 이용해 연산한다. 
 
연구팀은 시커모어를 이용해 난수(일정한 규칙없이 임의로 나타나는 수)를 생성하는 양자회로에서 실제로 양자우월성을 입증했다. 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 뛰어나다는 사실을 실험을 통해 확인한 것이다. 연구팀에 따르면 기존 슈퍼컴퓨터가 난수 회로에서 샘플 100만 개를 수집하려면 1만 년이 걸리지만, 시커모어는 이 작업을 수행하는 데 단 200초(3분 20초)가 걸렸다.

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