큐비트 기술 진전과 개발 일정

양자 컴퓨팅의 핵심은 큐비트다. 큐비트는 현재의 컴퓨터가 해결하지 못하는 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 지녔지만, 매우 취약하고 불안정하다. 마이크로소프트는 새 칩 ‘메조나 2’의 큐비트가 평균 20초 동안 유지된다고 밝혔다. 이는 이전 모델인 메조나 1의 수백만 분의 1초보다 훨씬 오래 유지된다는 의미다.

이는 새 칩이 1000배 더 신뢰도가 높다는 것을 의미한다. 마이크로소프트는 이 성과를 일상적인 전화 충전 주기와 비교했다. 이전 모델은 하루에 한 번 충전해야 했지만, 새 모델은 수년에 한 번 충전하면 된다는 것이다. 줄프 알람 마이크로소프트 양자 부사장은 “2029년까지 상업적으로 유의미한 문제를 해결할 수 있는 양자 컴퓨터를 개발할 것”이라고 말했다.

하지만 이를 위해서는 큐비트 수십만 개가 필요하다. 알람은 현재 칩에는 12개의 큐비트만 있다고 밝혔다.

도전과 회의론

회사는 상업 기밀을 이유로 발견한 내용의 전부를 공개하지 않아, 진전 평가가 어렵다. 전 세계는 이 기술을 개발하기 위한 경쟁을 벌이고 있다. 이는 기존의 가장 강력한 컴퓨터로도 해결하기 어려운 문제를 처리할 수 있는 잠재력을 지녔기 때문이다.

마이크로소프트는 20년 동안 양자 컴퓨팅에 접근하는 ‘탑ولوج리컬’ 방법을 연구해 왔다. 이 접근 방식은 이론적으로 존재하는 준입자(quasi-particle)의 성질을 활용하는 데 기반을 둔다. 이 준입자는 1930년대 이탈리아 물리학자 에토레 메조나가 예측한 이후 이론적으로만 존재했다.

이를 위해 마이크로소프트는 액체, 고체, 기체와는 다른 새로운 물질 상태를 활용해야 했다. 서리 경대 물리학과의 폴 스테이븐슨 교수는 “만약 마이크로소프트의 연구가 주장대로 성공한다면, 이 일정은 타당해 보인다”고 말했다. “마이크로소프트는 실용적인 탑ولوج리컬 큐비트를 개발하려는 시도에서 큰 진전을 보였다”고 그는 덧붙였다. “만약 성공한다면, 현재는 양자 컴퓨터를 보유하지 않은 회사에서, 다음 세대의 오류 허용 기계 개발 경쟁에서 진정한 주자로 도약할 수 있을 것이다”라고 말했다.

진전과 회의론

마이크로소프트의 탑ولوج리컬 큐비트 연구는 때때로 논란이 되기도 했다. 하지만 회사는 계속 연구를 이어갔고, 첫 번째 메조나 칩은 2025년에 발표했다. 당시 BBC에 따르면, 스튜어트 대학교의 헨리 레그 물리학자는 “내 판단으로 마이크로소프트의 양자 연구는 과학에서 신앙으로 이동했다”고 말했다.

지금은 마이크로소프트 양자 및 발견 부사장인 제이슨 잰더는 “우리는 100% 이 연구를 지지한다”고 말했다. 그는 “우리는 과학적 엄밀성을 추구한다. 물리학에서 항상 존재한 논쟁을 환영한다”고 덧붙였다. “사람들에게는 논문을 읽고, 우리가 제공한 정보를 살펴보고, 전문가와 대화하는 것을 권한다”고 말했다.

마이크로소프트는 미국 국방 연구 기관 DARPA가 운영하는 양자 개발 프로그램의 마지막 단계에 참여하고 있다. DARPA는 “회사의 대규모 양자 컴퓨터 개념을 검증하고 검토하는” 것을 목표로 한다. 회사는 상업적으로 민감한 자료를 포함해 모든 데이터와 연구 과정을 DARPA에 공유했다고 밝혔다. 하지만 발표와 함께 발표한 논문은 동료 평가 과정을 거치지 않았다. 이 과정은 독립적인 전문가가 검토하는 과정이다. BBC와 인터뷰한 과학자들은 더 많은 정보가 필요하다고 말했다.

두 번째 메조나 칩은 첫 번째와 같은 원리에 기반을 두고 있지만, 효율성이 더 높다. 이는 과학자들이 알루미늄 대신 납을 초전도체로 사용한 덕분이다. 잰더는 AI를 활용해 연구와 개발을 가속화하고 있지만, 재료 변경 아이디어는 인간 과학자들이 떠올린 것이라고 말했다.

마이크로소프트의 기대 일정은 양자 컴퓨터가 수십 년이 걸리는 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시한다. 예를 들어, 마이크로플라스틱 제거나 식품 생산을 위한 더 나은 비료 개발 등이다. 잰더는 인간, AI, 양자 컴퓨터가 함께하는 역할을 보는 것이 가능하다고 말했다. “영구화학물질 제거나 마이크로플라스틱 제거 같은 문제는, 전통적으로 15~30년이 걸리는 문제다”고 그는 말했다. “우리는 이 시간을 최대한 압축하고 싶다. 인간과 AI가 더 빠르게 움직여 시간을 압축하는 것은 훌륭하다고 생각한다. 인간을 없애는 것이 아니라, 인간에게 도움이 되는 도구를 제공하는 것이 중요하다고 본다. 이는 사회에 도움이 될 것이다”라고 말했다.

하지만 이 과정을 늦추는 것은 양자 컴퓨팅의 근본적인 어려움이다. 큐비트는 매우 취약하며, 온도나 진동 같은 작은 변화에도 영향을 받아 오류가 발생한다. 큐비트를 더 오래 유지하는 것은 양자 산업 전체의 큰 과제다. 양자 컴퓨터는 초기 단계에 있으며, 많은 기업이 확장 가능한 컴퓨터를 개발하기 위한 경쟁을 벌이고 있지만, 성공한 기업은 알려진 바 없다.

일부는 오늘날의 컴퓨터를 너무 빨리 포기했다고 생각하기도 한다. 구글 딥마인드 공동 창업자인 데미스 하사비스 박사는 최근 저자 세바스티안 말라비의 『인피니티 마인드』에서 “우리는 고전 컴퓨터의 한계를 아직 모른다”고 말했다.