수퍼컴도 1만년 걸리는 난제 단 3분만에 푼 구글의 시카모어 프로세스 VIDEO; Hello quantum world! Google publishes landmark quantum supremacy claim

수퍼컴도 1만년 걸리는 난제···2cm 구글칩, 3분만에 풀었다

    우주의 심연보다 100배나 차가운 온도(15밀리켈빈ㆍmK)의 냉장고(저온유지장치) 속에 담긴 2㎝짜리 칩이 수퍼 컴퓨터도 못푸는 난제를 풀어냈다.

 

 이 칩은 구글이 개발한 양자 컴퓨터의 심장으로 불리는 ‘시카모어 프로세스’다. 구글은 ‘양자 우위’를 증명하는 실험을 위해 이 칩을 설계했다. 양자 우위란 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터의 연산 능력을 획기적으로 뛰어넘는 상태를 의미한다.

 

 The Sycamore chip is composed of 54 qubits, each made of superconducting loops.Credit: Erik Lucero

(구글이 양자 우위 실험을 위해 개발한 시카모어 프로세서. 구글은 이 칩을 통해 양자 컴퓨터가 기존의 컴퓨터의 연산 능력을 뛰어넘는다는 의미의 '양자 우위'를 달성했다고 밝혔다. )

Hello quantum world! Google publishes landmark quantum supremacy claim The company says that its quantum computer is the first to perform a calculation that would be practically impossible for a classical machine. Elizabeth Gibney Scientists at Google say that they have achieved quantum supremacy, a long-awaited milestone in quantum computing. The announcement, published in Nature on 23 October, follows a leak of an early version of the paper five weeks ago, which Google did not comment on at the time. In a world first, a team led by John Martinis, an experimental physicist at the University of California, Santa Barbara, and Google in Mountain View, California, says that its quantum computer carried out a specific calculation that is beyond the practical capabilities of regular, ‘classical’ machines1. The same calculation would take even the best classical supercomputer 10,000 years to complete, Google estimates. Quantum supremacy has long been seen as a milestone because it proves that quantum computers can outperform classical computers, says Martinis. Although the advantage has now been proved only for a very specific case, it shows physicists that quantum mechanics works as expected when harnessed in a complex problem. View full text https://www.nature.com/articles/d41586-019-03213-z

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구글은 지난 23일 국제 학술지 네이처지에 시카모어 프로세서가 수퍼컴퓨터의 성능을 획기적으로 능가했다는 내용의 논문을 발표한 바 있다. 이에 대해 IBM 등이 “연산 작업의 난도가 지나치게 과대평가 됐다”며 구글 주장을 반박하면서 논란이 일기도 했다.

구글이 개발한 시카모어 프로세서를 장착한 저온유지장치. [사진 구글]

 

구글은 지난 31일 구글코리아에서 화상 기자 설명회를 열고 “시카모어 프로세서가 기존 슈퍼컴퓨터로 1만년에 걸쳐 수행해야 하는 연산을 불과 200초(3분 20초) 만에 해결했다”며 “이를 통해 구글은 ‘퀀텀 수프리머시(양자 우위)’를 처음으로 달성했다”고 밝혔다. 

케빈 새칭거 구글 AI  퀀텀팀 연구원은 향후 10년 내 이런 획기적 성능을 지닌 양자 컴퓨터의 상용화가 가능할 것으로 내다봤다. 그는 “10년 이내로 1000개의 큐비트를 연결한 양자 컴퓨터를 개발ㆍ상용화할 것”이라며 “신약ㆍ에너지 소재ㆍ전기차 배터리 개발 시간을 더욱 앞당길 수 있다”고 말했다. 

 

이에 대해 구글 측 관계자는 “자동차와 비행기용 경량 배터리, 효율적인 비료 생산을 위한 새로운 촉매제, 효과적인 의약품 등 새로운 물질을 고안하는 데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 

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일반 가정에선 초저온 냉장고 불가능

다만 일반 소비자들이 사용하는 단계까지는 오랜 시간이 걸릴 전망이다. 제이미 야오 구글 AI 퀀텀팀 엔지니어는 “큐비트는 초저온에서만 작동하기 때문에 실행을 위해서는 초저온 냉장고를 사용해야 한다”며“양자 컴퓨터 기술이 발전하고 상용화된다고 해서 가정집에서 쓰는 컴퓨터가 모두 양자 컴퓨터로 바뀌는 일은 없을 것”이라고 말했다.  

 

양자 컴퓨팅으로 비트코인 뚫린다? "아직 먼 얘기"

구글이 양자 컴퓨팅으로 수퍼컴이 1만년 걸리는 연산을 3분 만에 풀었다고 밝히자 비트코인 무용론이 불거지며 가격이 한때 폭락하는 현상도 나타났다. 이에 대해 구글 측은 양자 컴퓨터 기술이 발전하면 비트코인 등 현재의 암호 체계가 무력화 될 수 있다는 우려에 대해 단기간에 발생할 가능성은 낮다는 전망을 내놨다. 

 

야오 엔지니어는 “지금까지 채택 중인 암호 체계(RSA)의 유효기간이 10년밖에 남지 않았다는 것은 학계에서도 통용되는 이야기”라면서도 “양자 컴퓨터 기술로 암호 체계를 무너뜨리는 것은 아직 먼 미래의 일”이라고 말했다.  

구글 인공지능(AI) 퀀텀팀이 저온유지장치 앞에서 근무하고 있는 모습. [사진 구글]

 

설명회에선 양자 우위를 증명하기 위한 실험 과정도 소개됐다. 칩에는 54 양자비트(큐비트)를 탑재했다. 54큐비트는 이론적으로 2의 54승에 달하는 경우의 수(약 1경8000조)를 한꺼번에 연산할 수 있는 성능이다. 

 

새칭거 연구원은 “일반적인 컴퓨터로는 불가능한 과제를 찾는 일부터 시작했다”며 “이렇게 찾아낸 알고리즘을 양자 칩과 기존 수퍼컴퓨터에서 시뮬레이션 했다”고 말했다. 그 결과 난도를 높여갈수록 양자 컴퓨터는 업무를 잘 수행했지만, 수퍼컴퓨터에서는 굉장히 속도가 느려지는 것을 확인할 수 있었다고 한다.

김경진 기자 kjink@joongang.co.kr 중앙일보

Demonstrating Quantum Supremacy

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