현재 구글의 양자 컴퓨터는 세계에서 가장 빠른 슈퍼 컴퓨터(Frontier)가 47년간 계산이 필요한 작업을 몇 초만에 처리할 수 있는 단계입니다. 구글의 양자컴퓨터는 시카모어(Sycamore)라고 하며 현재 70개의 큐비트를 가지고 있습니다.
구글의 양자 컴퓨터 특징
양자 컴퓨터의 특유의 정보처리 방식인 큐비트를 사용함으로써 0과 1을 동시에 나타낼 수 있기 때문에 기하급수적으로 정보처리 속도를 빠르게 할 수 있습니다.
양자 컴퓨터의 용량은 큐비트 수에 따라 결정되며, 많으면 많을수록 강력한 성능을 구현합니다. 다만, 큐비트를 제어한다는 점이 가장 어려운 부분입니다.
현재까지는 큐비트를 제어하기 위해서는 저항이 거의 없는 초전도 현상이 필요하며, 초전도 현상을 만들기 위해서는 -273도씨의 극저온의 작동환경을 구축하고 그 현상이 유지 관리가 되어야 합니다. 따라서 극저온 환경을 만드는 냉각 시스템 구축이 중요합니다.
만약, 상온에서 초전도 현상을 구현할 수 있거나 상응하는 대체 물질이 발견된다면 비용 감소와 추가적인 기술 개발에 상당한 추진력이 생길 것입니다.
구글에 따르면, 2019년에는 53 큐비트를 사용하는 양자 컴퓨터였지만, 현재는 70개의 큐비트를 제어하는 단계에 이르렀습니다.
70개의 큐비트로 작동되는 양자 컴퓨터는 시제품에 가깝지만 완성도를 높이고 있다고 알려져 있으며, 구글의 양자 컴퓨팅은 퀀텀(Quantum) AI를 활용하여 성능 한계를 넓히고 있습니다.
구글은 53 큐비트를 사용하는 양자 컴퓨터보다 70 큐비트를 사용하면 약 2억 4100만 배 빠른 수준이며, 앞서 언급한 것처럼 현존하는 최고의 슈퍼 컴퓨터인 프런티어(Frontier)를 사용하여 47년 걸리는 계산을 단 몇 초 만에 해낼 수 있는 수준으로 언급하였습니다.
그중에서 양자 오류 수정(QEC)은 안정적인 컴퓨팅을 담보하는데 중요하며, 상당한 비용을 투자하면서 지속적인 유지 보수, 관리를 통해 성능 개발 진행 중에 있습니다.
또한 구글은 Cirq이란 오픈 소소 프레임워크를 개발하여 양자 알고리즘 설계, 시뮬레이션 등을 용이하게 만들고 있으며 Cirq은 양자 학습 알고리즘을 구현하기 위한 플랫폼을 제공하고 있습니다.
양자 컴퓨터 상용화 미래
대부분은 양자컴퓨터가 일반컴퓨터로 100% 대체될 가능성이 적다는 의견이며, 양자 컴퓨터는 순차적 처리가 필요한 작업이나 대용량으로 정보를 저장하는 작업들은 적합하지 않다고 알려져 있기 때문입니다.
기존 물리학의 근간인 일반 컴퓨터는 0과 1을 순차적으로 계산하는 특징이 있기 때문에 양자 컴퓨터와 일반 컴퓨터는 공존할 것이란 의견이 대부분입니다.
현재 구글, IBM, 마이크로소프트와 같은 기업들이 양자 컴퓨팅을 개발하고 있으며, 전문가들은 아직은 초기단계라고 언급하고 있습니다. 일부 언론에서는 상용화 시점이 2030년, 2040년, 2050년이라고 하지만 누구도 예상은 할 수 없을 것입니다.
전문가들은 인류 탄생이래 상상할 수 없을 만큼 빠르게 변화하고 있는 디지털 시대에서 예측한다는 것은 무리가 있지만, 양자 컴퓨터가 작동되고 결과물이 나오는 만큼 머지않아 상용화가 될 것으로 기대하고 있습니다.