‘수년 안에 상용화’...마이크로소프트, 손바닥 크기의 양자컴 칩 공개

신소재 활용한 ‘마요라나 1’ 발표

양자컴퓨터 연산 단위 뜻하는 큐비트
단일 칩에 100만개 이상 집적 가능
“양자컴 상용화의 시작...수년내 활용 전망”

마이크로소프트(MS)가 ‘수십 년이 아닌 수년 내 양자컴퓨터가 상용화될 것’이라고 공언하며 자체 개발한 새로운 양자컴퓨터 반도체를 공개했다.

MS는 자체 개발한 신소재 ‘위상초전도체(Topological Conductor)’를 통해 양자컴퓨터의 연산 능력을 획기적으로 높이면서, 양자컴퓨터의 한계로 지적되어 온 높은 오류율 또한 해결할 수 있다고 강조했다.

MS는 19일(현지시간) 위상초전도체 기반의 양자 프로세서인 ‘마요라나 1’을 공개했다.

MS는 “이번에 공개한 프로세서를 통해 양자 컴퓨터가 수십 년이 아닌 수년 내에 다양한 산업 및 사회적 문제를 해결하는 데 기여할 수 있을 것”이라며 양자컴퓨터의 상용화를 수년 내로 앞당길 수 있다고 밝혔다.

이날 공개된 ‘마요라나 1’은 8개의 큐비트가 탑재됐는데, MS는 해당 반도체가 단일 칩상에 100만개 이상의 큐비트를 집적할 수 있는 확장성을 갖췄다고 설명했다.

양자 컴퓨터는 0과 1이 중첩되는 양자의 성질을 활용해 기존 컴퓨팅 방식보다 연산 능력을 대폭 높일 수 있다는 것이 잠재력으로 꼽힌다. 양자컴퓨터에서 사용하는 연산 단위는 큐비트로 부르는데, 큐비트 단위가 클수록 연산 능력이 큰 것으로 볼 수 있다.

양자컴퓨터의 대표 주자 중 하나인 IBM이 지난 2023년 1000 큐비트급 반도체를 공개했고 현재 4000 큐비트급 반도체를 개발하고 있다는 점을 감안하면, MS는 타사보다도 연산 능력을 대폭 확대할 수 있다고 밝힌 것이다.

MS가 100만 큐비트로의 확장성을 강조한 것은 100만 큐비트 규모의 양자컴퓨터가 기존 컴퓨터가 해결하지 못하는 문제를 해결하고 봤기 때문이다.

체탄 나약 MS 퀀텀 하드웨어 부사장은 “백만 큐비트 규모로 확장 가능한 양자 컴퓨터는 단순한 기술적 성취가 아니라, 전 세계가 직면한 가장 복잡한 문제를 해결할 수 있는 열쇠”라며 “이 기술이 실현되면 자가 치유 소재, 지속 가능한 농업, 더 안전한 화학 물질 개발 등 다양한 혁신이 가능해질 것”이라고 말했다.

MS의 마요라나 1이 다른 기업의 양자컴퓨팅 반도체와 다른 것은 자체 개발한 신소재인 위상초전도체를 활용했다는 점이다. MS 연구진은 반도체인 인듐 비소와 알루미늄을 원자 단위에서 정밀하게 결합해 소재를 개발했다.

해당 소재는 양자컴퓨팅의 안정성을 높이면서 오류율을 낮춘 것이 특징이다. MS는 마요라나 1이 초기 측정 단계에서 1%의 오류율을 보였으며, 여기서 오류율을 획기적으로 개선할 수 있는 경로를 발견했다고 설명했다.

해당 소재에 대한 연구 결과를 담은 논문은 과학 저널 네이처에도 동료 평가를 거쳐 게재됐다. 해당 논문에는 위상초전도체가 무작위적 방해로부터 양자 정보를 효과적으로 보호하는 마요라나 입자를 생성할 수 있다는 점 등이 담겼다.

MS의 이번 발표는 젠슨 황 엔비디아 CEO가 지난 1월 말한 “양자 컴퓨터가 상용회되기까지 20년은 걸릴 것”이라는 발언을 뒤집는 기술이다. MS의 기술이 실제로 구현될 경우 의학, 화학 등의 영역에서 인류가 직면한 문제 해결에도 속도가 날 전망이다.

다만 양자컴퓨팅 업계에서는 아직 MS가 발표한 기술의 실제 구현까지는 지켜봐야 한다는 조심스런 시각도 나온다.

한 양자컴퓨팅 전문가는 “MS가 양자컴퓨팅 역사에서 굉장히 중요한 전환점을 만들었다고 볼 수 있다”라면서도 “업계에서는 MS가 실제로 이를 달성했는지 여부에 대해서는 의문도 이어지고 있어, 좀 더 검증이 필요해 보인다”라고 설명했다.