구글, 양자컴퓨터 핵심 오류 40분의 1로 줄여…실용화 해결 실마리

AI타임스 기사(박찬 기자) 본문 전체를 읽고 정리했어요. 기사는 구글 퀀텀 AI의 15일(현지시간) 발표와 사이언스 게재 논문을 다뤄요.

배경: 왜 매직 스테이트인가

• 양자컴퓨터는 계산 중 오류가 쉽게 나서 여러 큐비트로 정보를 보호하는 오류 정정을 써요.
• 그런데 오류 정정만으로는 모든 계산을 할 수 없고, 고난도 연산에는 매직 스테이트(magic state)라는 특수 양자 상태가 필요해요.
• 이 상태는 한 번 쓰면 다시 못 써 계속 새로 만들어야 하고, 만드는 중에도 오류가 나요. 구글에 따르면 기존 방식으로 대규모 양자컴퓨터를 만들면 전체 연산 자원의 최대 95%를 매직 스테이트 생성에 써야 한다는 추산도 있어요.

무엇을 했나

기존에는 오류 있는 상태 여러 개를 모아 더 적고 정확한 상태를 얻는 증류(distillation)를 썼어요. 구글이 구현한 매직 스테이트 배양(Magic State Cultivation)은 상태 하나를 단계적으로 개선하다가 오류가 발견되면 그 시도를 버리는 방식이라 필요한 하드웨어가 줄어든다고 해요. 2024년 제안된 이 기술이 실제 양자 프로세서에서 작동한다는 걸 처음 보였다는 점이 의미예요.

결과

| 항목 | 내용 | |---|---| | 칩 | 구글 자체 양자 프로세서 '윌로우(Willow)' | | 오류율 | 배양 미적용 대비 약 1/40 | | T-상태 충실도 | 99.99% | | 추가 성과 | 만든 상태를 다른 오류 정정 구조로 옮기는 실험 성공 |

기사는 이것이 양자컴퓨터 전체 오류가 1/40이 됐다는 뜻이 아니라, 특정 상태를 높은 정확도로 만들었다는 뜻이라고 짚어요.

남은 과제

가장 엄격한 실험에서는 오류 검사를 통과한 시도가 약 8%뿐이라 상당수를 버려야 했고, 상태를 다른 구조로 옮기는 과정에서도 추가 오류가 생겼어요. 구글 연구진은 "실용적 양자컴퓨팅을 위해선 더 큰 규모에서 입증해야 하고 기술 과제도 많이 남았지만, 이번 성과는 핵심 이론 아이디어를 실험으로 입증한 것"이라고 했어요.