이석원 기자
AWS(Amazon Web Services)가 양자 오류 수정 구현 비용을 현행 접근법과 비교해 최대 90% 절감할 수 있다는 양자 컴퓨팅 칩 오셀롯을 발표했다.
오셀롯은 AWS 양자 오류 수정 아키텍처 유효성을 테스트하기 위해 설계된 양자 컴퓨팅 칩 프로토타입이다.
양자 칩을 사용한 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터에 비해 훨씬 뛰어난 성능을 발휘하는 것으로 알려졌지만 미세한 환경 변화 그러니까 노이즈 영향을 매우 받기 쉽다는 단점이 있다. 진동, 열, 휴대전화나 와이파이 네트워크로부터의 전자기 간섭, 또 우주선조차도 양자 비트에 간섭해 계산에 오류를 일으킬 가능성이 있다.
이 문제를 해결하기 위해 양자 컴퓨터는 양자 오류 수정이라는 기술을 채택하고 있다. 양자 오류 수정은 여러 양자 비트에 걸친 양자 정보를 특별한 부호화 그러니까 논리 양자 비트 형태로 사용해 양자 정보를 환경으로부터 차단해 발생한 오류를 감지하고 수정할 수 있다. 하지만 정확한 결과를 얻으려면 방대한 양자 비트가 필요하기 때문에 현재의 양자 오류 수정 접근법에는 막대한 비용이 든다.
이런 문제에 대처하기 위해 개발된 게 오셀롯. 일반적인 개발이라면 기존 아키텍처를 채택한 뒤 오류 수정을 도입한다는 흐름이 채택되는데 반해 AWS 연구팀은 처음부터 오류 수정을 제일 요건으로 양자 비트와 아키텍처를 선택했다는 점이 특징이다. AWS 연구팀은 특정 종류 오류를 억제해 양자 오류 수정에 필요한 리소스를 줄이는 캣 큐비트(Cat qubits)를 새롭게 설계하고 이 캣 큐비트와 관련 컴포넌트를 마이크로칩에 담았다.
오셀롯은 실리콘 마이크로칩 2개로 이뤄져 있다. 각 칩 면적은 1cm2로 각 실리콘 마이크로칩 표면에는 양자 회로 소자를 형성하는 초전도 재료 얇은 층이 있다. 캣 큐비트는 계산에 사용되는 양자 상태를 저장하는데 이 구조는 안정적인 타이밍으로 반복적으로 전기 신호를 생성하는 발진기라고 불리는 부품에 의존하고 있다. AWS 연구팀은 발진기 성능을 높이기 위해 실리콘 칩 상에서 탄탈륨이라고 불리는 초전도 재료를 가공하는 방법을 개발하고 오셀롯에 구현했다.
AWS 연구팀에 따르면 오셀롯을 실용 베이스까지 스케일업할 경우 기존 접근법 10분의 1 비용으로 실현할 수 있는 가능성이 있다고 한다.
AWS는 이번 발표는 유망한 시작이지만 오셀롯은 아직 프로토타입이며 양자 연구에 투자를 지속하여 접근법을 개선해 나갈 것을 약속한다면서 오셀롯 아키텍처에 따라 만들어진 양자 칩은 오류 수정에 필요한 리소스 수가 극적으로 감소하기 때문에 실용적인 양자 컴퓨터 실현을 최대 5년 앞당길 수 있다고 생각한다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
