온도 변화에 강하다는 MS 양자칩…상용화 가능성 갑론을박 > 경제기사 | economics

서울=뉴스1 윤주영 기자 = 마이크로소프트MS가 최근 8큐비트연산단위 양자컴퓨팅 칩 마요라나 1을 공개하면서 양자컴퓨터 상용화 기대감을 키웠다. 기존 극저온 초전도체 양자칩은 온도가 조금만 올라도 양자 상태 유지가 불가능하다는 점이 상용화 한계로 지목됐다.

22일 과학계에 따르면 MS가 공개한 위상학적으로 안정된 물성 마요라나는 열·노이즈 영향을 기존 극저온 초전도체에 비해 덜 받는다. 약간의 온도변화가 있어도 양자 정보가 훼손되지 않는다는 의미로 기존 소재 한계를 극복했다는 분석이 나왔다.

다만 이번 공개는 마요라나 상태를 직접 입증한 게 아닌, 단서가 되는 전자 개수의 변화 패리티를 관측한 데 그쳐 실제 상용화를 앞당길 수 있을지 여부에 회의적인 시각도 있다.

무엇보다 큐비트를 이어 붙여 연산까지 해낸 것도 아니여서 안정적 확장이 가능할지도 장담할 수 없다.

이 때문에 일부 물리학자는 이런 내용의 MS 발표가 성급했다고 지적한다.

0·1의 값을 동시에 띠는 큐비트는 비트보다 빠른 연산이 가능하나, 큐비트 수가 커질수록 오류가 증가한다는 문제가 있다. 큐비트를 구현하는 물질의 중첩 상태 양자 결맞음이 미세한 온도 변화, 노이즈에도 쉽게 깨져서다.

소자를 냉각해 물성을 안정시키는 극저온 초전도체 방식이 해결책으로 시도되지만, 절대0도영하 273도에 가깝게 온도를 유지해야 해서 규모 확장에 한계가 있다.

이를 극복하고자 MS는 인듐 비소반도체, 알루미늄 등을 활용해 위상초전도체토포컨덕터를 개발했다. 이를 극저온에 두고 자기장을 조절하면 고체·액체·기체와는 다른 초전도성 물성을 띠며 위상학적 안정을 구현하게 된다는 설명이다.

도용주 광주과학기술원GIST 물리·광과학과 박사는 "위상학적 안정성은 외부 변화에도 전자 구조의 기하학적 성질이 변하지 않는 상태"라며 "이론적으론 양자 결맞음을 유지하는 데 도움이 된다"고 설명했다.

이어 "MS가 측정한 패리티는 위상초전도체 내 여분의 전자가 시간에 따라 어떻게 변하는지 보여주는 것"이라며 "진일보된 방식으로 마요라나 상태를 입증했다"고 평가했다.

하지만 오랜 시간 이론으로만 다뤄진 마요라나가 실제 양자 컴퓨팅을 구현할지는 알기 어렵다. 또 2021년 MS와 협력한 네덜란드 델프트대 연구진은 마요라나 상태를 생성하는 실험을 논문으로 냈다가 철회하기도 했다.

무엇보다 큐비트 수준의 기능과 대규모 작동은 별개 문제다. 위상 양자컴퓨팅에 맞는 새로운 프로토콜, 큐비트 간 연결통로인 게이트웨이 등을 구현해야 한다.

도 박사는 "MS가 로드맵을 공개했지만 위상학적 안정성이 성능 우위로 이어질지는 실증이 필요하다"며 "회사는 100만 개 큐비트까지 확장할 수 있다지만, 그것이 다 소자로 기능하려면 시간이 걸릴 것"으로 전망했다.

조지오스 카사로스 오스트리아 과학기술연구소 연구원도 "큐비트 작동 추가 데이터를 보기 전까진 논평하기도 어렵다"고 말했다.

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