아마존웹서비스가 새로운 큐비트 방식을 적용해 오류율을 낮췄다고 공개한 양자컴퓨터용 칩 ‘오셀롯(Ocelot)'. 아마존 제공/ 이재명 기자ⓒ 한국일보

아마존 자체 양자 칩 '오셀롯' 공개

오류 줄이는 신 개념 큐비트 설계

보정 비용 90% 줄여 상용화 가속

클라우드로 양자컴퓨팅 서비스를 제공하던 아마존웹서비스(AWS, 이하 아마존)가 자체 개발한 양자컴퓨터를 선보였다. 최근 독자적 양자컴퓨터용 칩을 공개한 구글, 마이크로소프트(MS)와 더불어 치열한 개발 경쟁에 뛰어든 것이다. 아마존은 실현 가능한 오류를 최소화했다며 경쟁사들의 기술과 차별화를 내세웠다. 앞으로 누가 양자컴 상용화에 승기를 잡을 수 있을지 이목이 쏠린다.

아마존은 27일(현지시간) 자체 개발한 새로운 양자컴퓨터용 칩 ‘오셀롯(Ocelot)'을 발표했다. 미국 캘리포니아공대의 AWS 양자컴퓨팅센터팀이 개발한 이 칩이 기존보다 훨씬 효율적인 방식으로 양자 오류를 줄였다며 아마존은 양자컴퓨터 상용화 시대를 앞당길 거라고 자신했다. 아마존은 “새로운 양자 칩은 ‘양자 오류’의 보정 비용을 최대 90% 줄일 수 있다”며 “실용적인 양자컴퓨터 개발을 최대 5년 단축할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

오셀롯이 양자컴의 오류를 효율적으로 줄이는 데 쓰인 핵심 기술은 '고양이 큐비트(cat qubit)'란 개념이다. 상자 속 보이지 않는 고양이가 살아 있기도 하고 죽어 있기도 한 것으로 간주될 수 있다는, 양자역학의 유명한 사고 실험인 ‘슈뢰딩거의 고양이’에서 이름을 딴 이 개념을 활용해 큐비트 격자 하드웨어를 설계한 게 특징이다. 구조적으로 오류가 자동 감지돼 수정된다. 양자컴퓨터는 0과 1을 동시에 가지는 큐비트의 '중첩'과 '얽힘' 상태에서 압도적인 연산 기능을 한다. 이때 큐비트가 0과 1의 확률이 바뀌는 오류(비트 플립)나 중첩 상태의 위상이 바뀌는 오류(위상 플립)가 발생하면 성능이 극도로 떨어진다.

오셀롯은 가로세로 약 1cm의 칩에 큐비트 9개로 구성돼 있다. 이 중 고양이 큐비트는 5개인데, 이를 이용해 오셀롯은 오류율을 1.75%에서 1.65%로 줄이는 데 성공했다. 고양이 큐비트는 상온보다 낮은 온도에서 잘 작동해 전자장비에 많이 쓰이는 탄탈륨으로, 나머지 4개 큐비트(트랜스몬)는 초전도체로 만들어졌다. 오셀롯은 고양이 큐비트를 사용해 정보를 저장하고, 트랜스몬 큐비트로 그 정보를 모니터링한다. 테크 전문 매체 MIT 테크놀로지 리뷰는 바로 이 점이 "컴퓨팅 영역이 모두 트랜스몬인 구글, IBM의 양자컴퓨터와 차별화한 기술"이라고 짚었다.

초전도 큐비트 방식인 구글의 양자 칩 '윌로'는 105개의 큐비트를 탑재해 오류율을 크게 낮췄다. 여러 큐비트가 상호 작용하며 연산과 오류 정정을 분담하는 것이다. 큐비트가 늘수록 오류율은 줄겠지만, 큐비트당 연산 효율이 떨어지고 비용도 늘어난다.