IBM이 대규모 오류 내성 양자 컴퓨터 구축을 위한 로드맵을 발표했다. 이번 발표는 실용적이고 확장 가능한 양자 컴퓨팅을 위한 기술적 기반을 제시했다.

IBM이 개발 중인 ‘IBM 퀀텀 스탈링(Quantum Starling)’은 2029년 뉴욕 포킵시 소재 IBM 퀀텀 데이터 센터에서 운영될 예정이다. 스탈링은 현재 양자 컴퓨터 대비 20,000배 많은 작업을 처리할 수 있다고 IBM은 설명했다. 스탈링의 계산 상태를 표현하려면 세계 최고 성능 슈퍼컴퓨터의 메모리 용량이 퀸데실리온(10^48) 이상 필요하다.

아빈드 크리슈나(Arvind Krishna) IBM 회장 겸 CEO는 “IBM은 양자 컴퓨팅 분야를 발전시키고 있다”며 “IBM이 보유한 수학, 물리학, 공학 분야의 전문성을 바탕으로 대규모 오류 내성 양자 컴퓨터 실현 기반을 마련했다”고 말했다. 크리슈나 CEO는 이어 “이 컴퓨터는 현실 세계의 문제를 해결하고 비즈니스에서 가능성을 제공할 것”이라고 밝혔다.

IBM의 대규모 오류 내성 양자 컴퓨터는 수백에서 수천 개의 논리 큐비트(logical qubit)를 활용해 수억에서 수십억 개의 양자 연산을 처리한다. 이를 통해 신약 개발, 재료 발견, 화학 및 최적화 분야에서 시간과 비용 효율성을 향상시킬 수 있다고 IBM은 설명했다. 스탈링은 200개의 논리 큐비트로 1억 개의 양자 연산을 수행하며, 향후 개발될 ‘IBM 퀀텀 블루제이(Quantum Blue Jay)’는 2,000개의 논리 큐비트를 활용해 10억 개의 양자 연산을 실행할 예정이다.

논리 큐비트는 여러 물리적 큐비트가 협력해 정보를 저장하고 상호 오류를 모니터링하는 방식으로 구성된 오류 수정 양자 컴퓨터의 핵심 단위다. 그룹 크기가 증가할수록 논리 큐비트의 오류율은 기하급수적으로 감소해 더 복잡한 작업 수행이 가능해진다.

이와 함께 IBM은 오류 내성 시스템 구축을 위한 구체적인 기술 로드맵도 공개했다. 새로운 프로세서들은 모듈형으로 설계돼 확장 가능하고 오류 수정된 양자 시스템 구축의 특정 과제들을 해결하도록 개발된다. 먼저 2025년 출시 예정인 IBM 퀀텀 룬(Quantum Loon)은 qLDPC 코드용 아키텍처 구성 요소 테스트 시스템으로, 칩 내 장거리 큐비트 연결이 가능한 ‘C-커플러’를 포함한다. 2026년에는 암호화 정보 저장·처리가 가능한 IBM 최초의 모듈형 프로세서인 IBM 퀀텀 쿠카부라(Quantum Kookaburra)가 선보이며, 양자 메모리와 논리 작업을 결합해 단일 칩을 넘어선 확장 가능한 오류 내성 시스템의 기본 블록을 구성한다. 2027년 IBM 퀀텀 코카투(Quantum Cockatoo)는 두 개의 쿠카부라 모듈을 ‘L-커플러’로 연결해 대형 시스템의 노드처럼 칩을 연결함으로써 비현실적으로 큰 칩 제작의 필요성을 제거한다. 이러한 단계적 발전을 통해 2029년 IBM 퀀텀 스탈링의 완성을 목표로 하고 있다.

이번 IBM의 로드맵 발표는 그동안 기술적 자원 소모 문제로 명확한 구현 방법이 제시되지 못했던 대규모 오류 내성 양자 시스템의 구축 방안을 구체화했다. 업계에서는 IBM의 이번 발표가 양자 컴퓨팅의 실용화와 상용화를 앞당길 것으로 전망하고 있으며, 현재 기술로는 해결이 어려운 복잡한 문제들에 대한 솔루션을 제공할 것으로 예상된다.