1121양자비트 프로세서 발표한 IBM

IBM이 양자 프로세서인 IBM 퀀텀 콘도르(IBM Quantum Condor)와 IBM 퀀텀 헤론(IBM Quantum Heron)을 발표했다. 콘도르는 IBM 양자 프로세서에서 가장 많은 1,132 양자비트를 탑재하고 헤론은 IBM에서 가장 오류율이 낮은 양자 프로세서다. 또 헤론을 탑재한 차세대 양자 컴퓨팅 시스템인 IBM 퀀텀 시스템 투(IBM Quantum System Two)도 발표됐다.

양자 컴퓨터는 0과 1 2진수로 계산하는 기존 컴퓨터와 달리 양자역학 현상인 양자중첩과 양자얽힘을 이용해 고전 컴퓨터에선 불가능한 규모 병렬 계산을 가능하게 하는 컴퓨터다. 고전 컴퓨터에선 시간적으로 해결이 불가능한 문제라도 고속으로 해결할 가능성을 갖고 있기 때문에 전 세계 과학자와 기술자가 양자 컴퓨터에 큰 기대를 걸고 있다.

탑재한 양자비트 수가 증가할수록 양자컴퓨터 계산 성능 향상을 기대할 수 있다. 현재 IBM 외에 1,000양자비트 이상을 탑재한 프로세서를 개발하는 건 아톰컴퓨팅(Atom Computing)이라는 미국 기업으로 2023년 10월 1,180 양자비트를 탑재한 프로세서를 발표하고 있다.

IBM과 아톰컴퓨팅 양자 비트 구축 방법은 다르다. IBM은 전자회로 칩을 극저온으로 냉각해 초전도 상태 전자를 이용하는 초전도 방식을, 아톰컴퓨팅은 중성 원자를 광 핀셋으로 진공 중 고정해 이용하는 냉각 원자 방식을 채용하고 있다.

IBM이 채택한 초전도 방식은 양자비트를 집적화하기 쉬운 반면 노이즈에 약하고 불안정해 에러가 증가하는 문제를 안고 있다. 따라서 IBM은 이 오류율을 개선하면서 양자비트 수를 늘려 양자컴퓨터 성능을 높이기 위해 노력해왔다.

IIBM은 콘도르를 개발하기 위해 양자컴퓨터 입력 메커니즘과 출력을 읽는 방법을 개선하는데 중점을 뒀다고 밝히고 있다. IBM은 2020년 양자 프로세서 개발 로드맵을 공개하고 있으며 2023년 1,121 양자비트를 탑재한 프로세서인 콘도르를 발표한다고 밝혔다. 다시 말해 이번 발표는 IBM이 로드맵대로 개발을 진행하고 예정대로 마일스톤을 달성했다는 것.

동시에 발표한 헤론은 133양자비트를 탑재해 콘도르보다 상당히 소형 칩이다. 하지만 IBM에 따르면 2021년 발표된 세계 첫 127양자비트 프로세서 이글(Eagle)에 비해 헤론 에러율이 5분의 1까지 내려가고 있다고 한다. 이를 통해 더 길고 복잡한 프로그램을 실행할 수 있게 되고 IBM은 다양한 문제에 가장 적합한 양자 컴퓨팅 프로그램으 찾는 실험이 가능하다고 주장한다.

IBM은 헤론 프로세서 3개를 포함한 IBM 퀀텀 시스템 투도 발표했다. IBM 퀀텀 시스템 투 개발에는 IBM 외에 미국 에너지부 산하 아르곤국립연구소, 워싱턴대, 퀼른대, 하버드대, 캘리포니아대 버클리, 도쿄대 등 엔지니어가 참가했다. IBM에 따르면 IBM 퀀텀 시스템 투는 모듈 1개에 대해 한 번에 5,000회 연산이 가능하다고 한다.

또 IBM 퀀텀 시스템 투는 세계 첫 모듈식 실용 규모 양자 컴퓨팅 시스템을 특징으로 여러 모듈을 연결해 단일 양자 회로를 구축하고 한 번에 최대 1억 회 연산을 실행하는 게 가능하게 된다고 한다. IBM은 앞으로 단일 양자 회로에서 한 번에 10억 번 연산을 수행할 수 있는 시스템을 구현하는 것이라고 밝히고 있다.

IBM 퀀텀 콘도르는 양자 컴퓨터용 오픈소스 프레임워크(Qiskit), IBM AI 플랫폼(watsonx)에서 사용 가능한 생성형 AI를 결합해 양자 소프트웨어 프로그램을 용이하게 한다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.