IBM이 1121 양자비트 프로세서 "Condor"와 에러율을 크게 개선한 양자비트 프로세서 "Heron"을 발표

IBM이 양자 프로세서 "IBM Quantum Condor"와 "IBM Quantum Heron"을 발표했는데, Condor는 IBM의 양자 프로세서 중 가장 많은 1121 양자 비트를 탑재하고, Heron은 IBM에서 가장 오류율이 낮은 양자 프로세서. 또한 이 Heron을 탑재한 차세대 양자 컴퓨팅 시스템 "IBM Quantum System Two"도 발표되었다.

 


양자컴퓨터는, 0과 1의 이진수로 계산하는 기존 컴퓨터(고전컴퓨터)와 달리, 양자역학 현상인 양자 중첩과 양자 얽힘을 이용해 고전 컴퓨터로는 불가능한 규모의 병렬 계산을 가능하게 하는 컴퓨터. 고전 컴퓨터로는 시간적으로 해결이 불가능한 문제라도 고속으로 해결할 수 있는 가능성을 내포하고 있기 때문에, 전 세계 과학자와 기술자들이 양자 컴퓨터에 큰 기대를 걸고 있다.

탑재된 양자 비트의 수는 늘어날수록 양자 컴퓨터의 계산 성능 향상을 기대할 수 있는데, 현 시점에서 IBM 이외에 1000 양자 비트 이상을 탑재한 프로세서를 개발하고 있는 것은 Atom Computing이라는 미국 기업으로, 2023년 10월에 1180 양자 비트를 탑재한 프로세서를 발표한 바 있다.

IBM과 Atom Computing의 양자 비트 구축 방법은 다른데, IBM은 전자회로칩을 극저온으로 냉각해 초전도 상태의 전자를 이용하는 "초전도 방식"을, 아톰 컴퓨팅은 중성 원자를 광핀셋으로 진공 속에 고정해 이용하는 "냉각 원자 방식"을 채택하고 있다.

 


IBM이 채택하고 있는 초전도 방식은 양자 비트를 집적화하기 쉬운 반면, 노이즈에 취약해 불안정해져 오류가 늘어나는 문제를 안고 있는데, 이때문에 IBM은 이 오류율 개선을 꾀하면서 양자 비트 수를 늘림으로써 양자 컴퓨터 성능 향상에 힘써왔다.

IBM은 Condor를 개발하기 위해, 양자 컴퓨터의 입력 메커니즘과 그 출력 판독 방법 개선에 중점을 두었다고 말하고 있으며, 양자 비트 밀도를 50% 증가시킴으로써 수율을 향상시켰다고 보고하고 있다.

IBM은 2020년 양자 프로세서 개발 로드맵을 공개했으며, "2023년 1121 양자비트를 탑재한 프로세서 "Condor"를 발표"하겠다고 언급. 즉, 이번 발표는 IBM이 로드맵대로 개발을 진행해 예정대로 마일스톤을 달성했음을 보여준다.

 

 

 


또, 동시에 발표된 Heron은 133 양자 비트를 탑재해, Condor보다 상당히 소형의 칩이 되어있지만, IBM에 따르면 2021년 발표된 세계 최초 127 양자비트 프로세서 "이글"과 비교해 Heron의 오류율이 5분의 1까지 떨어졌다는 것. 이를 통해 보다 길고 복잡한 프로그램을 실행할 수 있게 되어, 다양한 문제에 최적의 양자 컴퓨팅 프로그램을 찾는 실험이 가능해질 것이라고 IBM은 주장하고 있다.

IBM은, 이 Heron 프로세서 3기를 넣은 "IBM Quantum System Two"도 발표. 이 IBM Quantum System Two의 개발에는 IBM외, 미국 에너지성하에 있는 아르곤 국립 연구소, 도쿄 대학, 워싱턴 대학, 쾰른 대학, 하버드 대학, 캘리포니아 대학 버클리 대학등의 연구자나 기술자가 참가했으며, IBM에 따르면 IBM Quantum System Two는 한 모듈에 한 번에 5000회분 연산이 가능하다는 것.

 


IBM Quantum System Two는 "세계 최초 모듈식으로 실용 규모의 양자 컴퓨팅 시스템"이라는 점이 큰 특징으로, 여러 모듈을 연결해 단일 양자회로를 구축해 한 번에 최대 1억회 연산을 수행할 수 있게 된다는 것. IBM은 미래에 단일 양자 회로에서 한 번에 10억 번의 연산을 실행할 수 있는 시스템을 실현하겠다고 선언했다.

그리고, 양자 컴퓨터용 오픈 소스 프레임워크 "Qiskit"과 IBM의 AI 플랫폼 "watsonx"에서 이용 가능한 생성 AI를 조합함으로써, 양자 소프트웨어 프로그래밍도 쉬워진다고 IBM Quantum Condor는 말한다.

IBM 연구자이자 바이스 프레지던트인 제이 감베타 씨는 "생성 AI와 양자 컴퓨팅은 모두 변곡점을 맞고 있어, watsonx의 신뢰할 수 있는 기초 모델 프레임워크를 사용해 실용 규모로 양자 알고리즘을 구축하는 방법을 간소화할 수 있습니다. 이것은 양자 컴퓨팅에서 과학을 탐구하는 수단으로 사용자가 이용할 수 있는 방법을 확장하기 위한 중요한 단계입니다"라고 코멘트.