구글이 연산 속도는 물론 계산 오류까지 획기적으로 낮출 수 있는 최신 양자컴퓨터 칩 ‘윌로우’를 9일(현지시간) 국제학술지 네이처에 공개했다. 슈퍼컴퓨터로도 10자(10의 25제곱)년이 걸리는 연산을 5분 만에 해내는 것은 물론 양자컴퓨터의 30년 된 고질적 난제인 오류정정 문제를 처음으로 해결했다고 강조했다.

양자컴퓨터는 정보처리 단위인 큐비트가 늘어날수록 계산 오류도 커진다는 한계가 있다. 큐비트는 원자나 광자의 ‘스핀’과 같은 미세한 입자 상태를 통해 구현되는데, 큐비트 수가 늘수록 이 같은 입자 상태가 외부의 영향을 받아 왜곡될 가능성도 커지기 때문이다. 글로벌 빅테크는 물론 한국도 1000큐비트 이상의 양자컴퓨터를 선보였거나 개발 중이지만 이 같은 오류를 보정할 수 있는 오류정정 기술 역시 획기적 발전이 필요하다. 구글은 현재 양자컴퓨터들이 1000번의 계산 중 1번꼴로 오류가 발생한다고 설명했다.

윌로우는 이와 반대로 큐비트가 많아질수록 오류율이 기하급수적으로 낮아진다는 게 구글의 설명이다. 큐비트들을 사각형 격자인 ‘표면 코드’ 구조로 그룹화(化)함으로써 서로 오류를 보정할 수 있는 시스템을 구현했다는 것이다. 구체적으로 3X3격자(17큐비트)→5X5격자(49큐비트)→7X7격자(97큐비트)로 규모가 커질 때마다 오류율이 2.14배씩 감소했다. 큐비트 유지시간도 기존 20μs(마이크로초·1000분의 1초)에서 55~81μs로 늘었다. 구글은 이것이 큐비트를 늘리면서도 ‘임곗값 이하’의 오류율을 달성할 수 있는 첫 양자컴퓨터 칩이라고 강조했다.

구글은 윌로우가 특정 연산작업에서 현종 최강의 슈퍼컴퓨터 프론티어를 크게 능가하는 성능을 보였다고도 전했다. 무작위 회로 샘플링(RCS)이라는 평가기준으로 프론티어가 10셉틸리언, 즉 10자년이 걸리는 연산량을 윌로우는 5분 만에 해낸다는 것이다.