MS도 '자체 개발' 양자컴퓨팅 칩 공개 … "수년 내 상용화 기대"

'꿈의 컴퓨터'로 평가받는 양자컴퓨팅을 둘러싼 경쟁이 가속하는 가운데 구글, IBM에 이어 마이크로소프트(MS)도 자체 개발한 양자컴퓨팅 칩을 공개했다.

MS는 19일(현지시각) 처음으로 자체 개발한 '위상초전도체'를 사용한 양자컴퓨팅 칩 '마요라나(Majorana) 1'을 개발했다고 밝혔다.

앞서 구글은 지난해 자체 개발한 양자 칩 '윌로우(Willow)'를 공개했다.

당시 구글은 윌로우 칩을 장착한 양자컴퓨터가 성능 실험에서 현존하는 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 프론티어를 능가했다고 설명했다.

프런티어가 10셉틸리언년, 즉 1조와 1경, 1해보다 큰 10자년 걸려야 풀 수 있는 문제를 '윌로우' 칩을 장착한 양자컴퓨터는 단 5분 안에 풀었다는 것이다.

IBM도 지난해 11월 '퀀텀 헤론' 양자 칩을 공개했다. "전작보다 동일한 연산작업시간을 112시간에서 2.2시간으로 크게 단축했다"고 회사는 주장했다.

MS가 이번에 개발한 '마요라나 1'은 손바닥만 한 크기로 초전도 큐비트(qubit, 양자컴퓨터 기본 연산단위)를 이용하는 일반적인 양자컴퓨팅 칩과 달리 '위상적(topological) 큐비트'로 개발됐다.

이 큐비트는 모양이 변해도 본질이 변하지 않는 특성을 갖추고 있어 차세대 초전도 큐비트로 꼽혀 왔다.

0 또는 1의 '비트(bit)'로 정보를 처리하는 일반컴퓨터와 달리 양자컴퓨터는 0과 1이 동시에 존재하는 중첩, 얽혀있는 상태인 큐비트를 활용한다. 이에 양자컴퓨터는 일반컴퓨터로는 불가능한 방대한 양의 정보를 빠르게 처리할 수 있어 미래 혁신기술 중 하나로 꼽힌다.

그러나 온도 등 외부환경 변화에 양자 상태가 깨져 쉽게 오류가 발생할 수 있다는 단점 때문에 상용화까지는 수십년이 걸릴 것으로 전망됐다.

MS의 위상초전도체는 인듐 비소와 알루미늄 등으로 구현됐으며 이를 통해 양자 정보의 손상을 막고 오류 파악과 수정도 자동 제어할 수 있게 됐다고 MS는 부연했다.

그러면서 이를 기반으로 수십년이 아닌 수년 내 의미 있는 산업적 문제 해결이 가능한 양자컴퓨터를 실현할 수 있을 것으로 기대한다고 MS는 밝혔다.

'마요라나 1'에는 큐비트 8개가 탑재됐으며 100만개 이상 탑재될 수 있도록 설계됐다. 양자 칩은 큐비트의 수가 많을수록 더 강력한 연산능력을 발휘한다.

기존 아날로그 방식이 아닌 디지털 방식으로 큐비트를 제어해 확장성과 안정성을 확보했다고 MS는 설명했다. MS의 큐비트 구조는 H자 형태로 구성되어 있으며 이를 타일처럼 배열함으로써 쉽게 확장할 수 있다고 설명했다.

MS는 "큐비트 100만개 이상 탑재는 '양자컴 상용화' 시작 시기로 본다"며 "이번 칩 개발로 양자컴 시대가 몇 년 내 실현될 수 있을 것"이라고 전망했으나, 아직 해결해야 할 과제가 적지 않다는 지적이 나온다.

젠슨 황 엔비디아 CEO는 1월 "양자컴퓨터가 상용화되기까지 20년은 걸릴 것"이라고 말한 바 있다.

마크 저커버그 메타 CEO 역시 지난달 "양자컴퓨터가 매우 유용한 패러다임이 되기까지 10년 이상 걸릴 것이라는 게 많은 사람의 생각"이라고 발언했다.

양자컴퓨터는 의약과 에너지 등 기존 슈퍼컴퓨터로도 풀지 못했던 인류의 난제를 해결해 줄 것으로 기대되면서 글로벌 기업들이 기술 개발에 나서고 있다.