구글 "양자 컴퓨터 실제 모습 공개…10년 내 상용화"

“양자컴퓨터는 가장 정확하게 자연을 시뮬레이션하고 실험할 수 있다. 10년 내 오류 보정 문제를 끝내고 지금까지 해결하기 어려웠던 에너지, 환경, 의료, 우주 등 여러 분야에 적용할 수 있을 것이다”

2019년 공개한 구글의 양자컴퓨터 ‘시커모어’는 기존 슈퍼 컴퓨터가 1만 년 걸쳐 수행했던 계산을 200초 안에 수행하며 양자우위를 달성했다.

양자컴퓨터는 얽힘, 중첩 같은 양자역학을 기반으로 한 미래형 슈퍼컴퓨터다. 10년 안에 상용화 될 것이란 전망이 나오면서 신물질이나 신약 개발, 우주항공 등 그동안 인류가 풀지 못한 과제를 풀어줄 미래의 기술로 주목받고 있다.

구글은 캘리포니아주 산타바바라에 위치한 퀀텀 인공지능(AI) 캠퍼스를 소개하는 구글 퀀텀 AI 캠퍼스 버추얼 투어를 22일 진행했다.

구글의 수석 퀀텀 엔지니어 에릭 루세로가 공개한 양자컴퓨터는 금속 원기둥 형태로 일종의 거대한 통조림 캔처럼 보였다. 내부는 비슷한 구조의 통이 6단계 단계로 겹겹이 채워져 있으며 가장 안쪽의 통에 양자 프로세서인 시커모어가 설치됐다.

에릭 루세로 엔지니어는 양자에 접근할 수 있는 모든 외부 자극을 완전히 차단하고 극저온 상태를 유지하기 위해 이러한 구조로 디자인했다고 밝혔다.

금속통은 모두 다른 재질로 이뤄져 있으며, 각 통은 진공 상태로 유지된다. 가장 바깥의 통은 알루미늄 금속 소재를 사용해 지구 자기장과 열을 차단하도록 만들어졌다. 맨 안쪽 통은 구리 소재이며 안쪽에 에폭시를 칠해 적외선 등 빛을 막는 역할을 한다.

에릭 루세로 엔지니어는 “시스템 규모가 커지면서 큐비트 레벨에서 캠퍼스 레벨에 이르기까지 여러 엔지니어링이 필요하기도 하며, 심지어 우주에서 떨어지는 우주선(cosmic rays)까지 차폐할 수 있는 환경이 필요했다”고 설명했다.

이어서 ”또한 이러한 환경을 유지하면서 시커모어 프로세서는 4K(약 -269도)의 극저온을 유지하면서도 연구실은 300K(약 26도) 실온을 유지한 채 연구가 가능하다”며 “MW 단위의 전력이 필요했던 슈퍼컴퓨터와 달리 25kW 수준의 전력밖에 필요하지 않다”고 덧붙였다.

양자컴퓨터 상부는 수많은 장비를 통해 양자 프로세서의 신호 받은 후 양자 케이블을 통해 전송한다. 장비와 케이블의 종류가 다양한 것은 여러 정보를 겹치지 않고 동시에 처리하기 위함이다.

양자 AI 캠퍼스는 양자 컴퓨터 칩셋으로 적합한 새로운 화학 공정과 새로운 재료 테스트를 연구한다. 양자 컴퓨팅 관련 소프트웨어와 하드웨어도 직접 개발한다.

구글에서 현재 주력으로 연구 중인 프로젝트는 양자컴퓨터의 오류 최소화하고, 보정해 논리적인 큐비트를 만드는 단계다.

양자컴퓨터는 안정화가 어려운 양자비트(큐비트)를 이용해 데이터를 계산하는 방식이다. 그만큼 오류 발생률이 높고, 제어하기 어렵기 때문에 이를 해결해야 실제 상용화가 가능할 것이란 분석이 나오고 있다.

구글은 이를 해결하기 위해 6단계 마일스톤을 세우고 현재 2단계를 수행 중이다. 루세로 엔지니어는 “구글은 오류가 보정된 양자 컴퓨터를 10년 정도 후에는 만들 수 있다고 보고 10년 로드맵을 제시하고 있다”라며 “이 단계 이르러서는 지금 해결하기 어려운 정말 많은 문제를 해결할 수 있을 것”이라고 말했다.