마이크로소프트(MS)가 세계 최초로 토포컨덕터(Topological Conductor) 기반 양자 프로세서 '마요라나 1(Majorana 1)'을 공개했다.
이로써 MS는 확장성과 내결함성을 갖춘 차세대 양자 컴퓨팅 기술을 선보이며 양자 컴퓨터의 실용화를 앞당길 계획이다.
MS는 20일 발표를 통해 "마요라나 1을 기반으로 한 양자 컴퓨터가 수년 내에 다양한 산업과 사회적 문제 해결에 기여할 것"이라며 "이번 혁신을 통해 연구, 에너지, 의료 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.
'마요라나 1'은 MS가 개발한 토폴로지 코어(Topological Core) 아키텍처를 기반으로 설계된 손바닥 크기의 양자 프로세서다.
기존 양자 컴퓨터보다 큐비트(Qubit) 집적도가 높아 단일 프로세서에 100만 개 이상의 큐비트를 수용할 수 있는 확장성을 갖췄다.
또한, 오류 저항성을 갖춘 내결함성(Fault-Tolerant) 구조로 안정적인 연산이 가능하며, 디지털 방식의 큐비트 제어를 통해 신뢰성을 높였다.
이러한 혁신의 핵심에는 '토포컨덕터' 라는 새로운 물질이 있다. MS 연구진은 반도체 '인듐비소'와 초전도체 '알루미늄'을 원자 단위에서 결합해 토포컨덕터라는 신소재를 제작했다.
토포컨덕터는 극저온 환경에서도 고체·액체·기체와는 다른 토폴로지 상태(Topological state)를 형성하는 특징을 지닌다.
이를 통해 새로운 양자 입자인 '마요라나 입자'를 관찰하고 제어할 수 있으며, 초소형·초고속·고안정 큐비트를 생성하는 데 활용될 수 있다.
이번 연구 성과를 담은 논문은 세계적 과학 저널 '네이처(Nature)'에 게재됐으며, 논문에서는 토폴로지 큐비트의 독특한 양자 특성 구현 및 측정 방법이 소개됐다.
MS는 양자 컴퓨팅 기술 발전을 위해 미국 국방고등연구계획국(DARPA)의 산업 규모 양자 컴퓨팅 프로젝트(US2QC)에 최종 진출한 두 개 기업 중 하나로 선정됐다.
US2QC는 실용적인 내결함성 양자 컴퓨터 개발을 목표로 하는 연구 프로젝트다. 이를 통해 MS는 양자 기술을 산업 및 국가 안보에 활용할 수 있도록 지원받고 있다.
양자 컴퓨터는 다양한 산업과 연구 분야에서 혁신을 불러올 전망이다.
MS는 이를 통해 금속 부식 방지 신소재 개발, 미세 플라스틱을 무해한 물질로 변환하는 촉매 연구, 효소 작용 분석을 통한 신약 개발, 친환경 농업 기술 혁신 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대하고 있다.
체탄 나약 MS 퀀텀 하드웨어 부사장은 "MS는 18개월 전 양자 슈퍼컴퓨터 로드맵을 제시했으며, 이번에는 세계 최초로 토폴로지 큐비트를 공개하며 두 번째 이정표를 달성했다"며 "이 기술이 실현되면 지속 가능한 농업, 더 안전한 화학 물질 개발 등 다양한 혁신이 가능해질 것"이라고 말했다.
한편 MS는 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 서비스 '애저 퀀텀(Azure Quantum)'을 통해 기업과 연구기관이 양자 기술을 활용할 수 있도록 지원하고 있다.
배동현 ([email protected]) 기사제보
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