MS가 공개한 첫 양자 칩 "마요라나 1(Majorana 1)"

현지시간으로 2월 19일, MS가 혁신적인 양자 컴퓨팅 칩 "마요라나 1(Majorana 1)"을 공개하였습니다.

기존의 양자 컴퓨팅 칩들이 초전도 큐비트를 기반으로 개발되었다면, MS의 마요라나 1은 위상적(topological) 큐비트를 기반으로 개발되었다는 것이 큰 차이점이라고 할 수 있습니다.

 

https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=168135

MS, 첫 양자 칩 공개..."몇년 내 양자 컴퓨터 상용화" - AI타임스

 

기존의 초전도 큐비트는 초전도, 반도체, 트랩이온과 같은 물리적 시스템을 기반으로 양자 상태의 중첩과 얽힘을 이용하여 계산을 수행합니다.

그러나 MS의 마요라나 1은 비-아벨리언 애니온과 같은 특수한 준입자를 이용하여 정보 처리를 수행하며, 시스템의 위상적인 특성을 이용하여 오류를 억제함으로써 안전성을 높이는 방식을 사용하고 있습니다.

초전도 큐비트의 불안정성을 크게 개선했다고 할 수 있습니다.

 

비-아벨리언 애니온(non-Abelian anyons)이란 특수한 준입자로 양자역학과 토폴로지.. 즉 위상적인 특성을 결합한 입자를 말하는데, 여러 상태가 존재하며 서로 얽혀있는 특징을 가지고 있으며, 이 입자를 이동시키거나 융합시킴으로써 새로운 양자 상태를 생성시킬 수 있습니다.

그 외에도 입자를 특정한 방식으로 이동시키거나 서로 감싸는 "브레이딩" 연산이라는 것을 통해 양자 정보를 처리하고, 토폴로지적 특성으로 인해 양자상태가 안정적으로 유지됨으로써 지역적 잡음에 대한 내성을 확보할 수 있는 특징을 가지고 있습니다.

이 때문에 비-아벨리언 애니온은 토폴로지적 양자 컴퓨팅의 핵심요소로 사용되고 있습니다.

 

MS에서는 이러한 방식을 정용하여 양자의 가본 단위인 큐비트를 안정적으로 생성하고 확장할 수 있는 "마요라나 페르미온(Majyrana Fermion)"이라는 입자를 제어하는 기술을 구축했으며, 보다 실용적인 양자 컴퓨터의 개발에 한 걸음 더 다가섰다고 평가받고 있습니다.

 

보다 전문적인 기술은 2025년 2월 20일자(즉 오늘) 발행한 네이처(Vol. 638)지에 수록되었습니다.

아래에 링크를 첨부하니 자세한 내용을 읽어보실 분은 참고하시면 좋을 것 같습니다.

 

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2.pdf

 

그러나 일부 물리학자들은 아직 이 기술이 완전히 검증되지 않았다며 회의적인 시각을 보이고 있으며, 마요라나 페르미온 입자의 존재에 대한 확인과 실제 큐비트 연산 데이터에 대한 지적을 하고 있기 때문에 MS의 발표가 제대로 받아들여지기에는 다소 검증이 필요해 보입니다.

 

그렇지만 만약 마요라나 1이 충분한 효과와 성능을 보여주고, 또 MS의 주장대로 이 기술을 통해 100만개 이상의 큐비트를 탑재할 수 있는 구조의 설계가 완성된다면 대규모 양자 컴퓨터의 시대가 매우 빠르게.. 가까운 시기에 도래할 수도 있겠네요.

성공한다면 그 정도로 큰 가능성과 파괴력을 가진 기술이라고 생각됩니다.

 

알파고, ChatGPT 등으로 IT 및 AI 업계를 중심으로 한 기술 사회에 대규모의 지각변동이 발생했는데.. 양자 컴퓨터의 상용화가 급격하게 당겨져 이루어진다면 또 한 번의 지각변동이 예상되네요.

세상이 어떻게 변해갈지.. 이제는 무섭기까지 합니다.

 

(사진출처: Microsoft)