구글은 최신 양자 칩 윌로우(Willow)를 발표했습니다. 이 칩은 양자 컴퓨팅의 두 가지 중요한 성과를 달성했습니다.
임계값 이하의 기하급수적인 양자 오류 수정 가능
양자 컴퓨팅의 가장 큰 과제 중 하나는 오류입니다. 큐비트는 환경과 빠르게 정보를 교환하는 경향이 있어, 계산을 완료하는 데 필요한 정보를 보호하기 어렵습니다. 일반적으로 큐비트를 많이 사용할수록 오류가 더 많이 발생하고 시스템은 구식이 됩니다. 그러나 윌로우에서는 큐비트를 많이 사용할수록 오류가 줄고 시스템이 더 양자화됩니다. 구글은 3x3 인코딩 된 큐비트 그리드에서 5x5 그리드, 7x7 그리드까지 더 큰 물리적 큐비트 배열을 테스트했으며, 최신 양자 오류 수정 기술을 사용해 매번 오류율을 절반으로 줄였습니다. 이는 오류율을 기하급수적으로 줄인 역사적인 성과로, 임계값 이하(below threshold)로 알려져 있습니다. 이는 1995년 피터 쇼어(Peter Shor)가 양자 오류 수정을 도입한 이래 탁월한 과제였습니다.
"오류를 충분히 빠르게 수정하지 못하면 계산이 완료되기 전에 값이 손상되기 때문에 모든 유용한 계산에 중요합니다."
오늘날 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 10^25년 걸리는 계산을 5분 만에 해결
구글은 윌로우의 성능을 측정하기 위해 자체 개발한 랜덤 회로 샘플링(RCS) 벤치마크를 이용했습니다. RCS는 현재 양자 컴퓨터에서 수행할 수 있는 가장 어려운 테스트로, 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터로는 불가능한 작업을 수행하는지 확인하는 기준입니다. 윌로우는 이 테스트에서 놀라운 성능을 보여주었습니다. 오늘날 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 10^25년(10 septillion years)이 걸리는 계산을 단 5분 이내에 해결했습니다. 이는 물리학에서 알려진 시간 척도는 물론, 우주의 나이를 훨씬 뛰어넘는 수치입니다.
최고 수준의 성능
윌로우는 미국 산타 바바라에 위치한 구글의 새로운 최첨단 시설에서 제작되었습니다. 이 시설은 전 세계에 몇 안 되는, 이 목적을 위해 처음부터 지어진 곳입니다. 양자 칩 설계 및 제작에서 시스템 엔지니어링은 핵심입니다. 칩의 모든 구성 요소(단일 및 2-큐비트 게이트, 큐비트 재설정 및 판독 등)는 동시에 완벽하게 설계되고 통합돼야 합니다. 하나라도 제대로 작동하지 않거나 서로 호환되지 않으면 시스템 성능이 떨어지기 때문입니다. 윌로우는 105 큐비트를 자랑하며, 양자 오류 수정 및 랜덤 회로 샘플링에서 동급 최고의 성능을 보여줍니다.
윌로우, 그리고 그 이후
구글의 다음 목표는 현재의 양자 칩으로 실제 문제에 적용 가능한 ‘유용하고 기존 컴퓨터를 뛰어넘는(beyond-classical)’ 계산을 처음으로 구현하는 것입니다. 윌로우 세대의 칩이 이 목표를 달성하는 데 도움이 될 것이라고 확신합니다. 지금까지는 두 가지 유형의 실험만 진행되었습니다. 하나는 RCS 벤치마크를 실행하는 것인데, 이는 기존 컴퓨터 대비 성능을 측정하지만 아직 실제 응용 분야는 찾지 못했습니다. 다른 하나는 양자 시스템 시뮬레이션으로, 과학적으로 흥미로운 결과를 얻었지만 여전히 기존 컴퓨터로도 가능한 수준입니다. 구글은 이 두 가지를 동시에 달성하고자 합니다. 즉, 기존 컴퓨터로는 불가능한 영역의 알고리즘을 개발하여 실제적이고 상업적으로 유용한 문제를 해결하는 것입니다.
FAQ
양자 오류 수정이란 무엇인가요?
양자 오류 수정은 양자 컴퓨터에서 발생하는 오류를 감지하고 수정하는 기술입니다. 이는 양자 상태의 불안정성 때문에 매우 중요합니다.
랜덤 회로 샘플링(RCS)이란 무엇인가요?
RCS는 양자 컴퓨터의 성능을 평가하기 위해 사용되는 벤치마크 테스트로, 기존 컴퓨터로는 풀기 어려운 문제를 해결하는 능력을 측정합니다.
윌로우 칩의 성능은 어떻게 평가되나요?
윌로우 칩의 성능은 양자 오류 수정 및 랜덤 회로 샘플링을 통해 평가됩니다. 이 두 가지 벤치마크에서 동급 최고의 성능을 보여줍니다.
원문 링크
'IT' 카테고리의 다른 글
| 애플, 브로드컴과 AI 서버 칩 개발 중 (0) | 2024.12.12 |
|---|---|
| 구글 제미나이 2.0 플래시: AI의 새로운 지평 (1) | 2024.12.12 |
| 오픈AI, 인공지능 동영상 생성 서비스 '소라' 정식 출시 - 챗GPT 플러스 및 프로 구독자 이용 가능 (1) | 2024.12.10 |
| OpenAI, 새로운 Sora 비디오 생성기 출시 임박 (1) | 2024.12.09 |
| OpenAI GPT-4.5 출시 가능성 및 관련 소식 (0) | 2024.12.09 |
