IBM·시카고대, 논리 큐비트 70개로 검증 가능한 양자 계산 성공…양자 우위 실현 임박

IBM과 시카고대학 연구진이 70개의 논리 큐비트를 활용해 오류 보정이 가능한 양자 계산에 세계 최초로 성공했다. 이번 성과는 기존 양자 컴퓨터의 한계로 지적되던 불안정성을 획기적으로 개선한 것으로, 실용적인 양자 컴퓨팅 시대의 개막을 알리는 신호탄이다. 연구진은 이 기술이 신약 개발, 소재 혁신, 금융 리스크 분석 등 산업 전반에 혁명적인 변화를 몰고 올 것으로 전망했다.

[디지털투데이 홍진주 기자] IBM과 미국 시카고대 연구진이 논리 큐비트 70개를 활용해 고전 컴퓨터로는 수행하기 어려운 양자 계산을 검증 가능한 형태로 성공적으로 마쳤다고 발표했다. 양자컴퓨터의 성능뿐 아니라 계산 결과의 신뢰성까지 입증했다는 점에서 오류 내성 기반 양자컴퓨팅의 중요한 진전으로 평가된다.

31일(현지시간) 블록체인 매체 코인포스트에 따르면, IBM과 시카고대 공동 연구진은 새로운 오류 정정 기법을 적용해 약 15분 만에 양자 계산을 완료했다.

이번 성과의 핵심은 단순히 대규모 연산을 수행한 것이 아니라 계산 결과를 검증할 수 있는 방법까지 제시했다는 데 있다. 일반적으로 양자 우위(Quantum Advantage)는 양자컴퓨터가 고전 컴퓨터보다 뛰어난 계산 능력을 보여주는 것을 의미하지만, 결과의 정확성을 검증하는 과정은 그동안 가장 큰 기술적 난제로 꼽혀왔다.

연구진은 기존 성능 평가 방식인 '무작위 회로 샘플링'(Random Circuit Sampling)을 개선한 새로운 검증 기법을 적용했다. 해당 방식은 계산 과정에서 오류를 탐지하면서도 고전 컴퓨터가 재현하기 어려운 계산 복잡성을 유지하도록 설계됐다.

실험에는 오류 정정 기능을 갖춘 논리 큐비트가 사용됐다. 논리 큐비트는 여러 개의 물리 큐비트를 하나로 묶어 오류를 보정하는 기술로, 외부 환경의 영향을 크게 받는 물리 큐비트보다 높은 계산 안정성을 제공한다.

연구진은 이번 실험에서 논리 2큐비트 연산 2415회와 논리 T게이트 연산 468회를 수행했다. T게이트는 복잡한 양자 알고리즘 구현에 필요한 핵심 연산으로 꼽힌다. 연구 결과 논리 오류율은 물리 오류율의 약 10분의 1 수준까지 낮아진 것으로 나타났다.

빌 페퍼먼 시카고대 부교수는 "양자 우위를 입증하는 과정에서 가장 어려운 과제 가운데 하나가 결과를 검증하는 것이었다"며 이번 연구의 의미를 설명했다.

같은 대학 박사과정 연구원인 수믹 고시는 검증 기술의 발전이 차세대 오류 내성 양자컴퓨터의 실용화를 앞당길 가능성이 있다고 평가했다. IBM 리서치의 제이 감베타 디렉터 역시 이번 성과를 두고 "양자 우위의 시대에 한 걸음 더 다가섰다"고 강조했다.

다만 이번 연구가 당장 암호화폐 보안 체계를 위협하는 수준은 아니라는 평가가 나온다. 비트코인은 타원곡선암호(ECC) 기반의 공개키 암호 방식을 사용하고 있으며, 충분한 성능을 갖춘 오류 내성 양자컴퓨터가 등장하면 이를 해독할 가능성이 꾸준히 제기돼 왔다.

그러나 구글 퀀텀 AI가 지난 3월 발표한 연구에서는 비트코인 암호를 해독하려면 오류 내성을 갖춘 논리 큐비트가 약 1200~1500개 필요하다고 분석했다. 이번 실험에 사용된 논리 큐비트는 70개로, 실제 암호 체계를 위협하는 수준과는 상당한 격차가 있다.

시장에서는 이번 성과를 비트코인이나 이더리움의 암호 체계에 직접적인 영향을 주는 사건이라기보다, 오류 보정 기반 양자컴퓨팅이 실제 계산과 검증 단계로 진입하고 있음을 보여주는 이정표로 평가하고 있다. 특히 계산 결과를 검증할 수 있는 기술을 구현했다는 점은 향후 대규모 오류 내성 양자컴퓨터 개발을 위한 핵심 기반으로 꼽힌다.

IBM은 현재 로드맵을 통해 2029년까지 대규모 오류 내성 양자컴퓨터를 구현한다는 목표를 제시하고 있다. 이를 위해 약 200개의 논리 큐비트와 1억 회 규모의 양자 연산을 처리할 수 있는 시스템 개발을 추진 중이다.

이에 따라 시장의 관심은 논리 큐비트 수 확대와 오류율 개선이 IBM의 개발 일정에 맞춰 이어질지, 그리고 검증 가능한 양자 계산 기술이 실제 상용화 단계로 얼마나 빠르게 발전할지에 쏠릴 전망이다.