양자 컴퓨터 칩은 양자역학 원리에 따라 작동하는 컴퓨터 칩을 말합니다. 기존 컴퓨터는 0과 1의 이진수로 연산을 수행하는 반면, 양자 컴퓨터는 양자 비트(큐비트)라고 불리는 단위를 사용하며, 큐비트는 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다고 해요. 이러한 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 복잡한 계산을 수행할 수 있습니다.
현재 IBM, 구글, 마이크로소프트 등의 기업들이 양자 컴퓨터 개발에 적극적으로 참여하고 있으며, 양자 컴퓨터가 실용화되면 의료, 금융, 보안 등 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 하지만 양자 컴퓨터는 아직 초기 단계이며, 많은 연구와 개발이 필요한 분야라고 알려졌어요.
이러한 가운데 마이크로소프트(MS)가 2월 19일, 새로운 양자 컴퓨터 칩 '마요라나 1(Majorana 1)'을 공개했어요. 이 칩은 단일 프로세서에 100만 개 이상의 큐비트(Qubit)를 집적할 수 있어요. 그래서 훨씬 빠른 연산이 가능해요.
마요라나 1에는 현재 8개의 큐비트가 탑재되어 있지만, 100만 개까지 확장할 수 있도록 설계되었어요. 이 칩은 MS가 개발한 '토폴로지컬 코어 아키텍처'를 기반으로 만들어졌어요. 이 아키텍처는 오류 저항성을 갖춘 내결함성 구조로, 보다 안정적인 양자 연산이 가능해요. 또한, 디지털 방식으로 큐비트를 제어할 수 있어 신뢰성을 높였어요.
이 아키텍처는 '토포컨덕터'라는 새로운 물질에 기반을 두고 있어요. MS 연구진은 반도체인 인듐비소와 초전도체인 알루미늄을 원자 단위에서 정밀하게 결합해 토포컨덕터라는 물질을 만들었어요. 토포컨덕터는 극저온에서 '위상 초전도성'을 유지하면서 고체, 액체, 기체와는 다른 '위상 상태'를 형성해요. 이를 통해 새로운 양자 입자인 마요라나 입자를 관찰하고 제어할 수 있어요. 그래서 초소형, 초고속, 고안정 큐비트를 생성할 수 있어요.
체탄 나약 MS 퀀텀 하드웨어 부사장은 “MS는 18개월 전부터 양자 슈퍼컴퓨터로 가는 로드맵을 제시했어요. 이번에 토폴로지 큐비트를 공개하면서 두 번째 이정표를 달성했어요”라며 “백만 큐비트 규모로 확장 가능한 양자 컴퓨터는 단순한 기술적 성취가 아니라, 세계가 직면한 가장 복잡한 문제를 해결할 수 있는 열쇠”라고 강조했어요. 그는 이어 “이 기술이 실현되면 자가 치유 소재, 지속 가능한 농업, 더 안전한 화학 물질 개발 등 다양한 혁신이 가능해질 것”이라고 덧붙였어요.
현대인 기자 modernman@etnews.com