사티아 나델라가 설명하는 마이크로소프트의 양자(quantum) 컴퓨팅 ‘획기적 발전’의 중요성
사티아 나델라가 설명하는 마이크로소프트의 양자 컴퓨팅 ‘획기적 발전’의 중요성
마이크로소프트가 Majorana 1이라는 양자 칩을 공개했다. 이 칩은 회사가 ‘새로운 물질 상태’라고 주장하는 기술을 기반으로 한다.
새로운 칩은 더 안정적이고 확장 가능하며 단순화된 양자 컴퓨팅을 가능하게 한다고 마이크로소프트는 밝혔다.
한 양자 전문가에 따르면, 이 발전은 ‘실리콘 트랜지스터만큼 혁신적’이라고 평가된다.
Majorana 1과 새로운 물질 상태
마이크로소프트는 수요일 Majorana 1을 공개하며, 이 칩이 새로운 물질 상태를 활용한 최초의 양자 처리 장치라고 밝혔다.
사티아 나델라 CEO는 이를 양자 컴퓨팅 발전에 있어 ‘획기적인 돌파구’라고 설명했다.
“우리 대부분은 고체, 액체, 기체라는 세 가지 주요 물질 상태가 있다고 배웠습니다. 하지만 오늘, 그 사실이 바뀌었습니다.”
“거의 20년 동안 연구한 끝에 우리는 완전히 새로운 물질 상태를 만들어냈습니다. 이를 가능하게 한 새로운 물질군이 바로 ‘토포컨덕터(Topoconductor)’이며, 이를 통해 컴퓨팅의 근본적인 도약이 이루어졌습니다. 이 기술이 적용된 Majorana 1은 토폴로지 기반의 최초 양자 처리 장치입니다. 이번 돌파구를 통해 수십 년이 걸릴 것이라 예상되었던 양자 컴퓨터의 실현이 단 몇 년 내에 가능해질 것입니다.”
양자 컴퓨팅이란?
양자 컴퓨팅은 컴퓨터 과학, 수학, 양자역학을 결합해 기존 컴퓨터보다 훨씬 복잡한 연산을 더 빠르게 수행할 수 있는 기술이다.
이 기술의 핵심은 큐비트(Qubit)라는 정보 단위로, 기존 컴퓨터가 사용하는 이진법(bit)과 다르게 작동한다.
큐비트는 동전이 회전하는 동안 앞면과 뒷면이 동시에 존재하는 것처럼 여러 상태를 동시에 가질 수 있다.
그러나 큐비트는 관찰될 때 상태가 바뀌는 특성이 있어, 매우 낮은 온도 또는 특정 조건에서만 안정적으로 작동할 수 있다.
이러한 특성으로 인해 양자 컴퓨팅 기술 개발은 오랜 시간이 걸려왔다.
하지만 충분한 규모에서 예측 가능하게 작동하는 큐비트가 구현되면, 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 불가능한 수준의 계산을 수행할 수 있다.
양자 컴퓨팅이 바꿀 미래
연구자들은 양자 컴퓨팅이 다음과 같은 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 것으로 예상한다.
- 신약 개발: 새로운 화합물과 분자 구조를 분석해 신약 개발 속도를 획기적으로 단축
- 기후 변화 대응: 척박한 환경에서도 지속 가능한 식량 생산 가능
- 신소재 개발: 플라스틱을 분해하는 화합물 또는 자가 회복이 가능한 건축·제조·의료용 소재 개발
- 암호 해독: 현재의 암호 체계를 무력화할 수준의 연산 가능
AI와 양자 컴퓨팅의 결합
나델라는 양자 컴퓨팅이 인공지능(AI)과 결합했을 때 더 강력한 시너지를 발휘할 것이라고 강조했다.
“양자 컴퓨팅은 데이터 처리보다는 화학 및 물리학 분야에서 더 큰 역할을 할 것입니다.”
“예를 들어, 양자를 활용해 새로운 화합물을 시뮬레이션하고, 그 데이터를 AI가 학습하여 더 정교한 모델을 만들 수 있습니다. AI와 양자는 서로 보완적으로 활용될 것입니다.”
마이크로소프트의 토폴로지 기반 큐비트
마이크로소프트는 자사가 개발한 토폴로지 초전도체가 기존 반도체의 실리콘과 달리 원자 단위로 정밀하게 조작된 새로운 물질이라고 밝혔다.
이 물질은 보다 안정적인 큐비트를 생성할 수 있으며, 연구 결과는 네이처(Nature) 학술지에 게재되었다.
사이버 보안 기업 Lastwall의 최고기술책임자(CTO) 트로이 넬슨(Troy Nelson)은 마이크로소프트의 발표에 대해 신중한 낙관론을 보였다.
“양자 시스템의 특성상 실험적으로 증명하기 어려운 경우가 많지만, 이번 발표는 큰 의미를 가집니다.”
“다만, 이를 실제로 구현하려면 생산성 문제와 비용 문제를 해결해야 합니다. 하지만 마이크로소프트가 내놓은 이번 기술은 확실한 로드맵을 제시하고 있습니다.”
Majorana 1의 기술적 성과
마이크로소프트는 Majorana 1 프로세서가 손바닥 크기의 칩 하나에 100만 개의 큐비트를 담을 수 있는 기술적 기반을 갖추고 있다고 밝혔다.
“이것은 양자 컴퓨터가 실질적으로 활용될 수 있는 임계점을 넘는 것입니다.
이를 통해 플라스틱을 무해한 부산물로 분해하거나, 건축·제조·의료 산업에서 자가 회복이 가능한 신소재를 개발하는 등의 혁신이 가능해질 것입니다.”
마이크로소프트의 발표 이후, 같은 날 회사의 주가는 1.25% 상승했다.
양자 컴퓨팅, 이제 상용화가 가까운가?
Majorana 1이 곧바로 상업적으로 활용될 것이라고 보기는 어렵다. 하지만 이번 연구가 의미하는 바는 크다.
양자 컴퓨팅의 발전이 예상보다 빠르게 이루어지고 있으며, 몇 년 내에 상용화될 가능성이 높아졌다는 점이다.
2023년 12월, 구글은 새로운 양자 칩 Willow를 공개하며,
기존 슈퍼컴퓨터로 10해(Septillion, 10^24) 년이 걸리는 계산을 단 5분 만에 수행할 수 있다고 발표했다.
이는 우주의 나이를 뛰어넘는 연산 속도다.
그러나 엔비디아(Nvidia) CEO 젠슨 황(Jensen Huang)은 여전히 양자 컴퓨팅의 실용화까지 20년이 더 걸릴 것이라며 회의적인 시각을 보였다.
이 발언 이후, 1월 양자 컴퓨팅 관련 주식들이 하락세를 보이기도 했다.
결론
마이크로소프트의 Majorana 1 발표는 양자 컴퓨팅의 실현이 더 가까워졌다는 신호를 주는 중요한 사건이다.
토폴로지 기반 큐비트를 통한 대량 큐비트 집적이 가능해진다면,
우리는 수십 년이 아닌 몇 년 내로 실질적인 양자 컴퓨터를 목격할 가능성이 높아졌다.
향후 연구자들이 이를 검증하고, 대량 생산 및 비용 문제를 해결한다면,
양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터 기술의 한계를 뛰어넘는 새로운 시대를 열어갈 것이다.