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[IT뉴스]“꿈의 반도체는 실현될까”...마이크로소프트 양자칩 개발, 의미와 한계는 [교과서로 과학뉴스 읽기]

온카뱅크관리자

2025-02-23 15:07:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">위상 초전도체 방식 양자 칩 개발<br>큐비트 안정적으로 늘려 상용화 앞당겨<br>학계 “논문에 연산 과정 없어. 신중히 기다려야”</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="3nHto6xpln">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4e5e4fe35d414f6e0596747d87c6249dcfe034e8d49954088992e89c610e4148" dmcf-pid="0LXFgPMUyi" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="MS가 개발한 양자칩 [사진=MS]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/23/mk/20250223150304463ojxf.png" data-org-width="700" dmcf-mid="XZolwng2hE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/23/mk/20250223150304463ojxf.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            MS가 개발한 양자칩 [사진=MS]
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="70271d602a5d61bc9b7cf573c08a09fe159aa3e9c46b8d39315e369f81c817af" dmcf-pid="poZ3aQRulJ" dmcf-ptype="general">
           마이크로소프트(MS)가 지난 19일(현지 시각) 이제껏 없던 새로운 ‘양자 칩’을 개발했다는 뉴스가 나왔습니다. 양자컴퓨터 구현에 한 걸음 더 다가선 성과라고 하는데, MS의 기술이 무엇인지, 그리고 구글, IBM 등 양자컴퓨터 개발에 나서고 있는 기업과 어떤 점에서 차이가 있는지 살펴보겠습니다.
          </div>
          <div contents-hash="d45008a82d767be86f7405a0fe16da604d2028a0ff3fa21c1c6a8b0a5220eb3e" dmcf-pid="Ug50Nxe7Wd" dmcf-ptype="general">
           <div>
            <strong>초전도체, 이온트랩, 위상 초전도체...</strong>
           </div>먼저 양자컴퓨터에 대해 간단히 정리해 보겠습니다. 기존의 컴퓨터는 ‘0’과 ‘1’이라는 비트를 기본 단위로 사용합니다. 양자컴퓨터는 ‘0’과 ‘1’과 함께 두 가지 상태를 동시에 가지고 있는 ‘큐비트’라는 단위를 이용합니다. 이는 바로 ‘양자역학’에 근거하는데요. 양자역학이란 우리 눈에 보이지 않는 작은 입자의 움직임을 설명하는 방정식입니다. 뉴턴이 제시한 F(힘)=m(질량)·a(가속도)는 우리 눈에 보이는 물체의 움직임을 설명합니다.
          </div>
          <p contents-hash="39d81ba75a3620063e172cace6336af906445225145b2c6975f81b64e09a6a65" dmcf-pid="ua1pjMdzTe" dmcf-ptype="general">하지만 분자, 원자, 전자 등 작은 입자의 움직임은 뉴턴 방정식으로는 설명할 수 없습니다. 모든 것은 불확실성에 근거한 양자역학으로 설명이 됩니다. 양자역학에서는 두 가지 상태가 공존하기도 하고(중첩) 얽혀있기도(얽힘) 합니다. 이러한 현상을 이용하면 기존 컴퓨터 대비 연산 속도가 상당히 빠른 새로운 컴퓨터를 만들어 낼 수 있습니다.</p>
          <p contents-hash="88b0778aaecbe3b7869c50abd4ae416160c3654b083b53ded87b7ccb6bcee67a" dmcf-pid="7A37kdnblR" dmcf-ptype="general">그런데 큐비트라는 상태를 만들어 내기가 어렵습니다. 과학자들은 이를 구현하기 위해 크게 세가지 방법을 활용합니다. 첫 번째가 초전도체 방식입니다. 초전도체란 전기 저항이 ‘0’인 물체를 말하는데요, 이 초전도체 사이에 얇은 절연층을 놓으면 양자상태가 구현되며 큐비트를 조절할 수 있게 됩니다. 이 방식은 연구가 상당히 많이 이어져 왔고, 또한 연산 속도가 상당히 빠른 것으로 알려져 있습니다. 구글과 IBM이 이 방식을 이용해 양자컴퓨터 개발에 나서고 있습니다.</p>
          <p contents-hash="e86f36578c8a9e3efb0ad98c035623a272fbfd903aa514ef099e63bc235c1d83" dmcf-pid="zc0zEJLKWM" dmcf-ptype="general">두 번째로 이온트랩 방식입니다. 전기장을 이용해 이온을 공중에 띄운 뒤에, 여기에 레이저를 쏩니다. 그러면 이온의 운동에너지가 낮아지면서 냉각됩니다. 이 과정에서 이온의 특정 에너지 준위를 이용, 큐비트가 형성됩니다. 이 방식은 연산 정확도가 높지만 큐비트 수를 늘리는 게 어렵습니다. 아이온큐가 이를 기반으로 한 양자컴퓨터를 개발하고 있습니다.</p>
          <div contents-hash="e093baf5a220ee3a403e9391f122643c0e7be5e589d2c5c4faf67ddf6635b2b6" dmcf-pid="qkpqDio9vx" dmcf-ptype="general">
           <div>
            <strong>MS, 큐비트 안정적 확대 가능 기술 개발</strong>
           </div>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="16da7c93a9e41a8db74e2396c9bd6d0a8872c8cf9d62995205b29f55c2edd71d" dmcf-pid="BEUBwng2hQ" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="IBM 양자컴퓨터 [사진=IBM]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/23/mk/20250223150611348wofe.png" data-org-width="700" dmcf-mid="FwRn5hvalL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/23/mk/20250223150611348wofe.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            IBM 양자컴퓨터 [사진=IBM]
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="709b6ad373dc940b0f67699ab10b3187855ec954b87f8ff3fb28231ee62ec860" dmcf-pid="bDubrLaVvP" dmcf-ptype="general">
           마지막으로 ‘위상 초전도체’입니다. 초전도체와 방식은 조금 비슷합니다. 독특한 구조를 가진 초전도체는 ‘마요라나 준입자’라는 것을 만들어 냅니다. 여기서 만들어진 큐비트는 외부 환경의 영향을 덜 받아 오류율이 낮다고 알려져 있습니다. 이를 구현해 낸다면 양자컴퓨터 큐비트를 빠르게 늘릴 수 있는데 아직 구현된 바 없습니다. MS는 이번에 발표한 논문을 통해서 위상 초전도체 방식의 큐비트 구현에 성공했다고 밝힙니다. 즉, 누구도 하지 못한 기술을 기반으로 양자컴퓨터를 만들 가능성을 확인했다는 거죠. 이 기술을 이용하면 큐비트를 안정적으로 만들 수 있어 양자컴퓨터의 상용화를 앞당길 수 있다는 게 MS의 주장입니다.
          </div>
          <p contents-hash="65298e6548bf0a95169f06d6edaac17317fae7a69a8dac567d6888a828776b5f" dmcf-pid="Kw7KmoNfv6" dmcf-ptype="general">쉽게 예를 들면, 초전도체 방식이 빙판 위에서 스케이트를 타는 것과 같다면 위상 초전도체는 롤러코스터 트랙과 유사하다고 보면 됩니다. 스케이트는 빙판이 거칠거나 불순물이 있으면 쉽게 걸려 넘어질 수 있습니다. 반면 롤러코스터는 만드는 게 어렵지만 미리 설계된 경로를 따라 움직이는 만큼 비가 오나 눈이 오나 작동이 가능합니다.</p>
          <p contents-hash="15de32c36f41514b1b4d96bd54326acf3b9db47889ed3100429fe01785e09372" dmcf-pid="9rz9sgj4S8" dmcf-ptype="general">하지만 네이처, 가디언 등 외신을 통해 인터뷰한 양자분야 석학들은 조심스러운 의견을 보였습니다. 국내에서 양자컴퓨터를 연구하는 과학자들도 비슷했습니다. 제이슨 앨리시아 칼텍 교수는 뉴욕타임스와의 인터뷰에서 “위상적 큐비트는 원칙적으로 가능하다. 그러나 장치가 이론적으로 예상되는 모든 마법 같은 방식으로 작동하는지 검증해야 한다. 그렇지 않다면 양자컴퓨터의 현실은 기대만큼 장밋빛이 아닐 수도 있다. 다행히 마이크로소프트는 이를 검증할 수 있는 환경을 갖췄다”라고 말합니다. 네이처에 인터뷰한 전문가들의 의견도 비슷합니다. “큐비트 작동에 대한 추가 데이터 없이 논평할 내용이 많지 않다”와 같은 지적이 이어집니다.</p>
          <div contents-hash="78ef8541f157464a5ad04d292b6dc9aeef31d2c768f9d6bb32a420825af3c3e6" dmcf-pid="2mq2OaA8l4" dmcf-ptype="general">
           <div>
            <strong>학계 “아직 넘어야 할 산 많아”</strong>
           </div>MS는 과거 이와 비슷한 안 좋은 경험을 가지고 있기도 합니다. 2018년, MS가 이끄는 연구진은 학술지 ‘네이처’에 ‘마요라나 입자를 만드는 데 성공했다’라는 내용의 논문을 발표합니다. 당시 MS에서는 “5년 안에 실제 문제를 해결하는, 상업적으로 활용할 수 있는 양자컴퓨터를 개발할 것”이라고 말한 적이 있었는데, 3년 만인 2021년, 논문의 오류가 발견돼 철회되고 맙니다.
          </div>
          <p contents-hash="49957ae05feaff717f9569dd53644df3bea7a0454bfea8578a93b1822adb07c0" dmcf-pid="VsBVINc6vf" dmcf-ptype="general">과학자들은 자신의 연구 성과를 보수적으로 바라보는 경향이 있습니다. 기업은 ‘사실’ 내에서 이를 알리고 싶어하고요. MS 연구진의 성과는 ‘사이언스’ 측면에서 상당한 성과라는 데 많은 전문가가 동의하고 있습니다. 이 기술이 빠르게 발전한다면 양자컴퓨터의 상용화가 빨라지는 것도 당연합니다. 이 과정에서 과학자들은 “더 명확한 근거를 가져와라”라고 하는 것이고요.</p>
          <p contents-hash="778d649d4ed307c563e36a95bd9d0ef2357ec0873797cbc0da0615b2e16cf192" dmcf-pid="fObfCjkPlV" dmcf-ptype="general">우리 같은 범인들은 이 두 시각 사이에서 기술을 바라보면 좋을 것 같습니다. 어떠한 신기술도 하루 아침에 완성되는 일은 없으니까요.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 매일경제 &amp; mk.co.kr. 무단 전재, 재배포 및 AI학습 이용 금지</p>

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