점점 치열해지는 글로벌 빅테크 '양자' 경쟁

MS, 양자 컴퓨팅 칩 '마요라나1' 공개
그간의 초전도체 방식 아닌 '위상 초전도체'
구글·IBM·AWS…빅테크, 양자 기술 고도화 박차

▲마이크로소프트(MS)도 자체 개발한 양자 컴퓨팅 칩 (사진제공=마이크로소프트)

구글의 '윌로우'에 이어 마이크로소프트(MS)도 새로운 양자 컴퓨팅 칩 '마요라나1'(Majorana1)을 공개하며 글로벌 빅테크의 양자 경쟁이 본격화되고 있다.

MS는 19일(현지시간) 토포컨덕터(Topological Conductor) 기반 양자 프로세서인 '마요라나1'을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구 결과를 담은 논문은 과학 저널 네이처(Nature)에 동료 평가를 거쳐 게재됐다.

토포컨덕터란 '위상 초전도체'로 일반적인 초전도체와 달리, 위상학적 특성을 통해 양자 정보를 전달하고 처리한다. 극저온에서 고체·액체·기체와는 다른 '토폴로지 상태'(Topological state)에서 '마요라나 제로모드'를 형성해 안정적으로 양자 정보를 저장한다. 마요라나라는 이름은 해당 개념을 처음 제안한 1937년 이탈리아 물리학자 에토레 마요라나에서 왔다.

마요라나 1은 그간 이론적으로 가능할 거라 여겨졌던 위상 초전도체 방식을 실제 구현하고, 그간 다른 빅테크 기업이 보편적으로 발전시켜온 '초전도체' 방식이 아니란 점에서 의미가 있다.

MS 설명에 따르면 마요라나 1은 양자 컴퓨터의 연산 단위인 큐비트(Qubit)를 단일 프로세서에 100만 개 이상 집적할 수 있는 확장성을 가졌다. 하드웨어가 오류 저항성을 갖춘 내결함성 구조(fault-tolerant)로 안정적인 양자 연산이 가능하다.

현재 양자 컴퓨팅의 가장 큰 난제는 양자 역학의 근본 성질로 인해 난수 계산에서 발생하는 오류이다. 큐비트에 입력된 정보는 온도·자기장 등 외부 환경과 조작의 영향을 쉽게 받아, 연산 규모나 컴퓨팅 규모가 커지면 오류도 늘어난다. 현재 이를 해결하기 위한 다양한 기법들이 연구되고 있다.

일각에서는 MS의 마요라나 1이 실제 큐비트 작동에 대한 추가적인 데이터가 없다며 의문을 제기하기도 한다. 제이슨 알리시아 캘리포니아 공과대학의 이론 물리학 교수는 뉴욕타임스에 "위상적 큐비트는 원칙적으로 가능하며 사람들은 그것이 가치 있는 목표라는 데 동의한다"면서도 "장치가 이론에서 예측하는 모든 마법 같은 방식으로 작동하는지 확인해야 한다"고 말했다.

MS의 발표를 계기로 글로벌 빅테크의 양자 기술 개발 경쟁은 더 치열해질 전망이다. 지난해 12월 '윌로우' 칩을 발표한 구글은 2031년 양자컴퓨터 상용화를 목표로 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

IBM은 이미 기업·기관·연구소 고객에 양자 컴퓨터를 제공하며 저변을 넓히고 있다. IBM은 이미 양자 상용화 시기가 왔다고 보고 있으며, 올해 하반기 IBM은 고성능 컴퓨터(HPC)과 양자컴퓨터를 결합한 하이브리드 방식의 '퀀텀 센트릭 슈퍼컴퓨터'를 발표할 예정이다.

아마존웹서비스(AWS)는 클라우드 컴퓨팅을 양자컴퓨팅에 활용하고 있다. 2019년 클라우드 기반 환경에서 양자컴퓨팅 기술에 접속할 수 있는 양자컴퓨팅 클라우드 서비스 ‘아마존 브라켓’을 출시했으며, JP모건 체이스, BMW그룹 등이 아마존 브라켓을 사용하고 있다.

체탄 나약(Chetan Nayak) 마이크로소프트 퀀텀 하드웨어 부사장은 "마이크로소프트는 18개월 전부터 양자 슈퍼컴퓨터로 가는 로드맵을 제시했으며, 이번에는 세계 최초로 토폴로지 큐비트를 공개하며 두 번째 이정표를 달성했다"며 "이 기술이 실현되면 자가 치유 소재, 지속 가능한 농업, 더 안전한 화학 물질 개발 등 다양한 혁신이 가능해질 것"이라고 말했다.