지난 6월 미국의 산업재 생산 기업 허니웰(Honeyell)이 현존하는 세계 최고 성능의 양자 컴퓨터를 제작했다고 발표했습니다. 양자컴퓨터 제작에는 IBM, 구글, 마이크로소프트 등의 기업들도 나서고 있는 분야 입니다.
지난 1월에는 IBM이 32개의 양자 볼륨을 갖춘 양자 컴퓨터를 발표한 바 있는데 5개월 뒤에 허니웰이 64개의 양자 볼륨을 갖는 양자 컴퓨터를 제작한 것입니다. 현재 시점에서 최고라 자부할 수 있겠지만 얼마 가지 않아 또 새로운 양자 컴퓨터가 나올 테니 앞으로의 기술 레이싱에서 순위가 어떻게 뒤바뀔지는 모를 일입니다.
허니웰은 64개의 양자 볼륨을 갖는 양자 컴퓨터가 타사 대비 2배나 강력한 성능을 가지고 있으며 전통적 컴퓨터들이 해결하기 힘든 문제를 해결하는데 유용한 도구 될 것임을 이야기합니다.
허니웰 퀀텀 솔류션의 Tony 사장은 “우리 회사의 양자 컴퓨터가 파워풀한 이유는 오류율이 가장 낮은 최고 품질의 큐비트를 가지기 때문입니다. 이는 완전히 연결된 동일한 큐비트와 정밀 제어의 조합으로써 가능한 것입니다"라고 말했습니다.
실제로 양자 컴퓨터는 어떻게 생겼을까요?
양자 컴퓨터가 어떻게 생겼는지 설명하기 위해 시간을 거슬러 올라가 봅니다.
Tony 사장은 “60 년 전의 컴퓨터가 방전체를 차지하고 어디에서나 전선을 가지고 있는 것처럼 보인다고 생각한다고 상상해보십시오"라고 이야기하며 "우리는 지금 그곳에 있습니다."라고 말했습니다.
우선, 초고진공 챔버(Ultra High vacuum Chamber)가 있습니다. 스테인리스 강철로 만들어진 농구공 크기의 장비 안으로 레이저 광선을 투과하는 창문이 설치되어 있으며 공기를 밖으로 펌프로 빼내 실내보다 5배나 적은 입자들이 포함되어 있는 진공 상태에 있습니다. 챔버는 액체 헬륨으로 극저온으로 냉각되며 이온 트랩 칩의 온도를 절대 영도보다 10도씨만큼만 높은 온도로 만듭니다. (명왕성 표면 온도보다 차가움)
진공 챔버 내에서, 전자기장이 개별 원자들을 이온 트랩 위 0.1 밀리미터 높이로 공중에 띄웁니다. 이온 트랩 칩(Chip)은 금으로 씌워진 동전 크기만한 실리콘 칩입니다. 과학자들은 양으로 하전 된 원자에서 레이저를 비추어 양자 작업을 수행합니다.
원자가 얼마나 작은지 이해를 돕자면 손을 쥐었을 때 손안에 1조 곱하기 1조만큼의 원자를 들고 있다고 보시면 됩니다.
한편, 양자 컴퓨터를 제어하는 많은 장비가 있습니다. 양자 정보 알고리즘에 사용되는 복잡한 동작의 이온(큐비트)을 이동시키는 데 필요한 수백 개의 독립적인 전기 신호를 정확하게 조작하기 위한 제어 시스템이 필요합니다. 작업은 모두 레이저로 이루어지므로, 광학 테이블마다 여러 가지 광학 장치가 정렬되어 있으며 각 광학 테이블은 특정한 색상의 빛으로 지정되어 있습니다. 이 모든 구성물은 대략 2개의 대형 광학 테이블(약 1.5미터 폭, 9미터 길이)에 놓여 있으며, 트랩 표면에 몇 개의 원자가 놓여있어야 진정한 컴퓨팅 성능이 나오기 때문에 매우 중요한 공간입니다.
양자 컴퓨터는 무엇을 해결하는 데 사용됩니까?
Quantum 컴퓨터는 동시에 많은 잠재적 결과를 조사할 수 있도록 그 힘을 활용합니다.
그곳에 바로 양자 물리학이 역할을 하게 됩니다.
전통적인 컴퓨팅 비트는 "0" 또는 "1"의 상태입니다.
반면, 큐비트(qubit)라고 하는 양자 비트는 동시에 두 상태에 있을 수 있는 중첩 속성을 가집니다..
즉, 이 큐비트들이 계산에서 서로 상호 작용할 때 양자 슈퍼 파워라고 부릅니다. 동시에 고려할 수 있는 값의 수가 기하급수적으로 확장됩니다.
실제로, 이는 최고 성능의 슈퍼 컴퓨터에서도 수행할 수 없는 특정 계산이 언젠가 양자 컴퓨터에서는 계산될 수 있음을 의미합니다. 한 가지 예로 물류기지에서 일하는 로봇이 물건을 고르거나 포장 순서를 정하는 속도를 향상하기 위해 최적 이동 경로를 찾는 것이 양자 컴퓨터로 가능한 일입니다. 이는 슈퍼 컴퓨터에서는 답을 구하기가 어려운 어려운 문제입니다.
뿐만 아니라 이러한 계산은 양자 컴퓨터를 위해 특별히 설계되고 개발된 알고리즘을 통해 처리됩니다. 이 알고리즘은 컴퓨터 과학의 고전적인 알고리즘과 유사하지만 물리와 수학 전문 지식을 활용합니다. 양자 컴퓨팅의 생태계에는 실제 문제를 양자 표준 알고리즘으로 변환하는데 특화된 많은 양자 알고리즘 전문가가 있습니다. Honeywell Ventures에서는 이를 수행하는 두 회사인 Zapata Computing과 Cambridge Quantum Computing에 투자하고 협력해왔습니다.
양자 컴퓨팅이 가지게 될 미래는 무엇일까요?
Honeywell이 양자 컴퓨터를 구축하기로 결정했을 때, 시스템에 존재하는 오류를 가진 큐비트를 줄이고 작동이 가능한 큐비트의 수를 늘리는 데 중점을 두면서 최상의 큐비트 품질을 만드는 것을 우선순위로 정했습니다. 양자 오퍼레이션에서 이러한 낮은 오류를 달성함으로써, 기기에 새로운 큐비트를 추가할 때마다 큐비트 볼륨이 확장됩니다. 이를 통해 양자 컴퓨팅 기능이 향상됩니다.
또한 Microsoft의 Azure Quantum 포털을 통해 직접 양자 컴퓨터에 액세스 할 수 있습니다. 허니웰의 양자 컴퓨터는 실험실 속의 디바이스가 아니라 포털을 통해 이용자들이 접근 가능한 형태로 진화해 가고 있습니다.
마이크로소프트에서는 양자 컴퓨터의 응용분 아로 최적화 및 기계학습, 양자 시스템 시뮬레이션, 암호분야 등에 활용될 수 있다고 설명합니다. 프로그래밍 언어로는 파이썬은 물론 C++, C# 등을 지원하고 있습니다.
구글의 양자 컴퓨터 개발로 볼록 체인 암호가 어렵지 않게 풀릴 수 있다는 우려로 비트코인 가격이 한때 급락하는 등 향후 양자 컴퓨터가 기존에 확고하다는 믿는 것들을 무너뜨리고 새로운 컴퓨팅의 시대를 열어갈 수 있을지는 좀 더 두고 봐야 할 것 같습니다. 현재로써는 초저온을 위해 진공 챔버와 같은 부피가 크고 설치 공간이 크다는 제약이 있지만 앞으로 서버 기술의 발전이 양자컴퓨터를 많은 사람들이 이용할 수 있도록 연결 개방되는 것이 추세는 분명 반가운 일이 될 것 같습니다.
'테크소식' 카테고리의 다른 글
| 애플 올해 연말에 ARM 기반의 맥북프로, 맥북에어 출시 전망 (0) | 2020.07.12 |
|---|---|
| 소니, '포트나이트' 제작사 에픽 게임즈의 지분 1.4% 인수 (0) | 2020.07.10 |
| 테슬라, 코발트를 첨가하지 않은 배터리 사용을 목표 (0) | 2020.07.06 |
| 마이크로소프트 엣지(Edge)와 구글 크롬(Chrome) 브라우저 비교 (2) | 2020.07.02 |
| 구글 스프레드시트 인공지능(AI)을 활용한 데이터 자동 완성 기능 공개 (0) | 2020.07.02 |