할 수 있을까? 할 수 없을까?

할 수 있을까? 할 수 없을까?

==슈퍼컴퓨터와 양자컴퓨터의 성능 차이는 간단히 비교할 수 있을까?==

 

 

양자컴퓨터가 우리의 미래를 바꾸는 날은 사실 이미 눈앞까지 다가와 있다. 그렇기 때문에 지금이야말로 양자컴퓨터에 대해 알아두는 것은 큰 의미를 가진다. 이는 단순한 전문 기술이 아니라, 앞으로의 세계를 이해하고 그 속에서 자신이 어떤 입장으로 어떻게 관여할지를 생각하기 위한 ‘새로운 교양’이다.
『교양으로서의 양자컴퓨터』에서는 최전선에서 연구를 이끌고 있는 오사카대학교 교수 후지이 케이스케가 물리학, 정보과학, 비즈니스의 관점에서 양자컴퓨터를 쉽고 흥미롭게 설명하고 있다. 이번에는 양자컴퓨터의 성능에 관한 부분을 발췌해 소개한다.

 

 

● 구글이 큐비트를 진화시키다

구글은 2015년에 9큐비트, 2017년에는 22큐비트로 양자컴퓨터의 규모를 확대해 왔다. 이는 단순히 큐비트 수만 늘린 것이 아니다. 양자컴퓨터의 핵심인 큐비트 칩에서는 큐비트 사이에 양자 얽힘을 만들어내기 위해 큐비트들이 서로 연결되어 있다. 이 큐비트 연결 방식을 조작하기 쉬운 직선형 배치에서, 큐비트 간에 양자 얽힘을 더 잘 만들어낼 수 있는 2차원 격자형 배치로 전환하면서 큐비트 수를 증가시킨 것이다.

 

 

● 오류를 줄이기 위한 노력은?

2018년에는 ‘브리슬콘(Bristlecone)’이라 명명된 72큐비트 칩이 발표되었다. 그러나 이 칩에는 큐비트 간 결합이 고정되어 있다는 점에서 비롯된 높은 오류율이라는 과제가 있었다. 큐비트 간 결합이 고정되어 항상 켜져 있으면, 계산이 필요 없는 상황에서도 큐비트들이 서로 상호작용하게 되어 계산 오류로 이어진다. 이 문제를 해결하기 위해 결합의 온·오프를 조절할 수 있도록 한 새로운 칩이 2019년에 발표된 53큐비트의 ‘시커모어(Sycamore)’이다.
이러한 개발에 앞서 구글은 2016년에 「근미래 장치를 이용한 양자 우월성의 특성화(Characterizing Quantum Supremacy in Near-Term Devices)」라는 제목의 논문을 발표했다. 이는 NISQ 컴퓨터의 목표 중 하나인 ‘양자 우월성’을, 머지않아 실현될 구글의 양자컴퓨터를 이용해 검증하겠다는 시도였다.

 

 

● 어떻게 비교할 것인가?

양자컴퓨터가 고전 컴퓨터보다 빠르다는 것을 보여주기 위해서는 무엇이 필요할까? 고전 컴퓨터로도 쉽게 풀 수 있는 문제라면 양자 우월성은 성립하지 않으며, 양자컴퓨터의 고속성도 입증할 수 없다. 예를 들어 소인수분해와 같은 문제는 답의 후보만 주어지면 검산은 쉽게 할 수 있다. 따라서 답이 맞는지 여부를 검증하는 것은 고전 컴퓨터로도 어렵지 않다.
그러나 NISQ 컴퓨터는 그러한 복잡한 양자 알고리즘을 실행할 수 있을 만큼의 규모를 갖춘 양자컴퓨터가 아니다. 즉, 근미래에 실현될 NISQ 컴퓨터를 사용해 고전 컴퓨터보다 더 빠르게 계산하고 있다는 사실을 어떤 형태로든 실증하려면, 적절한 문제 설정을 고안할 필요가 있는 것이다.
(본 글은 『교양으로서의 양자컴퓨터』에서 일부를 발췌·편집한 것입니다.)

후지이 케이스케

 

* 자료출처=다이아몬드 온라인

* 글= 후지이 게이스케

* 일본어원문=【できる？ できない？】スーパーコンピュータと量子コンピュータの性能差は 簡単に比較できるのか？

* 출처=https://diamond.jp› ... › 教養としての量子コンピュータ

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