구글의 양자 컴퓨터 ‘윌로우’, 진정한 양자 컴퓨터일까?
양자 컴퓨터는 기존의 슈퍼컴퓨터로 수십억 년이 걸릴 문제를 단 몇 분 만에 해결할 수 있는 차세대 기술로 주목받고 있습니다. 최근 구글이 발표한 최신 양자 컴퓨터 ‘윌로우(Willow)’는 10의 24제곱 년이 걸릴 문제를 단 5분 만에 풀어냈다고 밝혀 화제가 되었습니다. 하지만 여전히 학계에서는 양자 컴퓨터의 실질적인 정의와 실용성에 대한 논의가 진행 중이며, 현재 수준의 양자 컴퓨터는 완벽한 상태와는 거리가 멀다는 의견도 많습니다.
그렇다면, 구글의 ‘윌로우’는 정말 혁신적인 성과일까요? IBM과의 비교를 통해 양자 컴퓨터의 현재 수준과 한계를 알아보겠습니다.
양자 컴퓨터란 무엇인가?
기존의 컴퓨터는 정보를 0과 1로 처리하는 ‘비트(bit)’ 단위를 사용하지만, 양자 컴퓨터는 ‘큐비트(Qubit)’를 활용합니다. 큐비트는 0과 1을 동시에 가질 수 있는 양자 중첩(superposition) 상태를 이용해 연산을 수행하므로, 기존 방식보다 훨씬 빠른 계산이 가능합니다.
쉽게 비유하자면, 택배 기사가 한 장소에서 다른 장소로 하나씩 차례로 이동하는 것이 기존 컴퓨터의 연산 방식이라면, 양자 컴퓨터는 동시에 여러 곳에 있는 것처럼 움직여 다수의 계산을 한 번에 수행할 수 있습니다. 이처럼 양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터와 전혀 다른 방식으로 문제를 해결하는 것이 특징입니다.
구글 ‘윌로우’의 성과
구글의 ‘윌로우’는 기존 슈퍼컴퓨터가 수십억 년이 걸리는 문제를 단 5분 만에 해결했다고 발표했습니다. 이는 엄청난 발전이지만, 학계에서는 ‘윌로우’가 진정한 의미의 양자 컴퓨터가 아니라고 보고 있습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
1. 큐비트의 수가 부족하다
현재 ‘윌로우’는 105개의 큐비트를 보유하고 있습니다. 하지만 실용적인 양자 컴퓨팅을 위해서는 수천, 수만 개의 큐비트가 필요하다는 것이 전문가들의 공통된 견해입니다. 참고로 IBM은 2021년에 127큐비트를, 2022년에는 433큐비트를 구현한 바 있습니다. 단순한 비교로만 보면, 구글의 ‘윌로우’는 IBM의 양자 컴퓨터에 비해 분신(큐비트)의 수가 적은 편입니다.
2. 오류율이 여전히 높다
양자 컴퓨터는 매우 불안정하며, 계산 과정에서 오류가 발생할 가능성이 큽니다. 이를 해결하기 위해서는 ‘양자 오류 정정(Quantum Error Correction)’이 필수적인데, 현재까지 완벽한 오류 정정 기술이 구현되지 않았습니다. ‘윌로우’는 기존보다 오류율을 줄이는 데 성공했지만, 여전히 한 시간마다 오류가 발생하며, 그 원인도 완전히 밝혀지지 않았습니다.
3. 논리 큐비트(Logical Qubit)가 없다
양자 컴퓨터의 실용화를 위해서는 물리적 큐비트(Physical Qubit)를 조합하여 신뢰할 수 있는 ‘논리 큐비트’를 만들어야 합니다. 하지만 아직까지 실험적으로도 완전한 논리 큐비트가 구현되지 않았습니다. 즉, 지금의 양자 컴퓨터는 단순한 실험 단계일 뿐, 실생활에서 활용되기에는 한계가 많다는 의미입니다.
양자 컴퓨터의 실용화, 얼마나 남았을까?
구글, IBM, 마이크로소프트 등 글로벌 기업들은 양자 컴퓨터 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다. 하지만 양자 컴퓨터가 본격적으로 실용화되기까지는 최소 10~20년이 더 걸릴 것으로 예상됩니다.
특히, 양자 컴퓨터가 AI(인공지능)와 결합될 경우, 엄청난 시너지를 발휘할 것으로 기대됩니다. 실제로 구글은 자사의 양자 컴퓨터 연구팀을 ‘퀀텀 AI(Quantum AI)’라고 명명하며, 향후 AI와 양자 컴퓨터 기술을 융합하는 방향으로 나아가고 있습니다.
하지만 당장 1~3년 내에 양자 컴퓨터 관련 기업에 투자하는 것은 신중할 필요가 있습니다. 아직은 실용적인 수준에 도달하지 못했기 때문에, 단기적인 투자보다는 장기적인 시각에서 바라보는 것이 중요합니다.
결론: 양자 컴퓨터, 혁명적이지만 갈 길이 멀다
양자 컴퓨터는 분명 인류의 기술 발전에 있어 중요한 전환점이 될 가능성이 큽니다. 하지만 현재의 양자 컴퓨터는 아직 실험적인 수준이며, 상용화되기까지 해결해야 할 과제가 많습니다.
특히, 구글의 ‘윌로우’가 엄청난 연산 속도를 자랑하지만, 실질적으로 활용할 수 있는 ‘진정한 양자 컴퓨터’라고 부르기에는 아직 부족한 점이 많습니다. 앞으로 양자 오류 정정 기술이 발전하고, 논리 큐비트가 구현된다면, 양자 컴퓨터가 금융, 화학, AI 등 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 이끌어낼 것입니다.