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[양자 시대] ② 구글 윌로우 칩 현실적 양자 상용화 길 열었다

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오류 정정 임계점 돌파
우주의 나이 초과하는 속도
실용화 기술 5~10년 이내 도달

[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 꿈의 기술로 여겨졌던 양자 컴퓨팅의 실현 가능성을 크게 높인 데는 알파벳(GOOGL) 자회사 구글이 개발한 윌로우(Willow) 칩의 역할이 컸다.

2024년 12월 공개된 윌로우 칩은 IT 구루들 사이에 실용적인 양자 컴퓨팅 시대로 가기 위한 길을 열었다는 평가를 받는다.

사실 IBM(IBM)과 마이크로소프트(MSFT), 아마존(AMZN) 등 빅테크들은 구글보다 훨씬 이전부터 양자 컴퓨팅 연구에 뛰어들었고, 단순 가설이나 이론 차원이 아닌 실질적인 성과와 발전을 쌓아 왔다.

구글이 실용성 있는 대규모 양자 컴퓨터 구축에 뛰어든 것은 10여년 전이다. 지난 2012년 구글 퀀텀 AI가 출범하면서 장기적인 로드맵을 수립했고, 윌로우 칩은 커다란 이정표에 해당한다.

업계 전반의 굵직한 성과물 가운데 특히 구글의 윌로우 칩이 획기적이라는 호평을 얻는 데는 크게 두 가지 이유가 자리잡고 있다.

양자 역학 분야의 연구자들이 30여년 동안 풀지 못했던 양자 오류 정정의 핵심 사안을 해결했고, 이를 통해 대규모 양자 컴퓨팅 기술을 현실 세계에 적용할 수 있는 가능성을 열었다고 석학들은 강조한다.

속도 측면에서도 윌로우 칩은 커다란 돌파구로 통한다. 오늘날 가장 빠른 슈퍼 컴퓨터 중 하나가 10셉틸리언(10의 25 제곱) 년 걸려 계산하는 표준 벤치마크를 단 5분 이내에 수행해 낸 것. 업체는 우주의 나이를 초과하는 숫자를 돌파하며 말 그대로 빛의 속도를 달성한 셈이라고 주장한다.

◆ '양자 오류 정정' 임계치 이하 달성, 의미는 = 양자 컴퓨팅 기술을 현실화하는 데 가장 풀기 어려운 과제는 오류였다.

양자 컴퓨터의 계산 단위인 큐비트(qubit)는 환경과 빠르게 정보를 교환하는 경향을 가진 동시에 계산을 완료하는 데 필요한 정보를 보호하기 어렵다는 단점을 지니고 있다.

구글 윌로우 칩 [사진=업체 제공]

일반적으로 더 많은 큐비트를 사용할수록 양자 컴퓨터의 파워가 강력해 지는데, 문제는 큐비트가 늘어나는 만큼 오류 역시 증가한다는 사실이다. 이는 양자 알고리즘을 현실 세계에 사용하는 데 치명적인 걸림돌로 지목된다.

구글의 윌로우 칩은 더 많은 큐비트를 사용해 규모를 확장하면서도 오류를 기하급수적으로 줄이는 것으로 확인됐다.

업체는 보고서를 통해 "물리적 큐비트 배열을 점점 더 크게 확대하며 테스트하는 과정에 양자 오류 정정의 최신 기술을 활용해 오류율을 절반으로 줄일 수 있었다"며 "오류율의 기하급수적 감소를 달성한 것"이라고 설명했다.

업체는 윌로우 칩을 통해 이룬 성과를 권위 있는 학술지 네이처(Nature)에 발표하며 "이번 성과가 양자 역학 분야에서 '임계값 이하'로 알려져 있다"고 밝혔다.

오류 정정에서 진정한 진전을 보여주려면 임계값 이하를 입증해야 하는데, 1995년 피터 쇼어가 양자 오류 정정을 도입한 이래 미해결 과제로 남아 있는 문제가 마침내 해결됐다는 얘기다.

윌로우 칩이 임계값 이하를 달성한 최초의 시스템으로, 지금까지 구축된 확장 가능한 논리적 큐비트의 가장 설득력 있는 프로토타입이라고 구글은 주장한다.

쉽게 풀어 말하면, 대규모의 실용적인 양자 컴퓨터가 실제로 구축될 가능성을 윌로우 칩을 통해 열었다는 의미다. 기존 컴퓨터로는 복제할 수 없는 실용적이고 상업적인 알고리즘을 실행하는 단계에 한발 더 가까이 다가섰다는 얘기다.

오류 정정과 별도로 윌로우 칩은 개별 물리적 큐비트보다 윌로우의 큐비트 배열이 더 긴 수명을 가지며, 때문에 양자 시스템을 안정적으로 가동할 수 있게 됐다고 구글은 설명한다.

◆ 우주의 나이를 초과하는 속도 = 양자 컴퓨팅 칩의 주요 성능 가운데 빼놓을 수 없는 것이 속도다.

구글은 윌로우 칩의 성능 측정 기준으로 랜덤 회로 샘플링(RCS)을 사용했다. 구글 팀이 개척했고, 이제 해당 분야의 표준으로 널리 사용되는 RCS는 오늘날 양자 컴퓨터 수행에 가장 어려운 벤치마크로 통한다.

RCS는 양자 컴퓨팅 기술의 진입점으로 볼 수 있는데, 양자 컴퓨터를 구축하는 모든 팀은 가장 먼저 RCS를 근간으로 고전 컴퓨터를 능가하는지 여부를 확인해야 한다. 이를 통해 개발 팀이 구축한 양자 컴퓨터가 기존의 컴퓨터로는 해결할 수 없는 계산을 풀어낼 수 있는지 확인하게 된다.

성능이 벤치마크를 통과하지 못할 경우 복잡한 양자 작업을 처리할 수 있다고 보기 어렵다는 것이 업계의 중론이다.

윌로우 칩의 성능은 합격점으로 나타났다. 기존의 가장 강력한 슈퍼컴퓨터로 10의 25제곱 년이 걸리는 계산을 5분만에 해낸 것. 숫자로 쓰면 10,000,000,000,000,000,000,000,000년에 해당한다.

구글은 이 숫자가 물리학에서 알려진 시간의 척도를 초과할 뿐 아니라 우주의 나이도 초과한다고 주장한다. 우주의 나이가 138억년으로 알려져 있는데, 이보다 훨씬 긴 시간을 뛰어넘었다는 얘기다.

아울러 양자 계산이 많은 평행 우주에서 발생한다는 개념에 신빙성을 부여하는 결과이며, 데이비드 도이치가 처음 주장한대로 인류가 이른바 다중우주에 살고 있다는 아이디어와 일치한다고 설명한다.

양자 컴퓨터는 0 아니면 1로 계산하는 일반 컴퓨터의 단위인 비트(bit)와 달리 0이면서 동시에 1일 수 있는 큐비트(qubit)를 근간으로 한다. 이를 '양자 중첩'이라고 지칭한다.

과학자들은 윌로우 칩을 두고 "평행우주에서 동시에 계산하는 것과 마찬가지"라고 말한다. 하나의 우주가 아니라 무수히 많은 우주에서 동시에 문제를 풀고 답을 가져오는 이치라는 얘기다.

빠르다는 것은 매우 실용적이고 현실적인 의미다. 빛의 속도로 계산하는 양자 칩을 이용해 십 수 년 걸리는 신약 개발 기간을 대폭 단축시킬 수도 있고, 보다 안전하고 견고한 배터리 제조와 보다 정확한 일기 예보까지 가능해 진다고 업계 전문가들은 말한다.

◆ 칩 제조 시설부터 첨단 = 구글은 윌로우 칩 개발에 성공한 데는 우수한 연구진 뿐 아니라 최첨단 제조 시설이 뒷받침 됐다고 강조한다.

처음부터 첨단 양자 칩을 개발, 제조하기 위한 목적을 가지고 건설된 시설이 전세계를 통틀어 몇 안 된다는 것.

구글 퀀텀 AI의 랩 [사진=업체 제공]

양자 칩이 우수한 성능을 내려면 큐비트의 양 뿐만 아니라 질적인 측면도 중요하다고 업체는 말한다. 윌로우 칩은 105개의 큐비트로 양자 오류 정정과 RCS에서 동급 최고의 성능을 보인다.

사실 큐비트의 수를 기준으로 하면 IBM이 앞선다. 업체가 개발한 칩 가운데는 1000개 이상의 큐비트를 가진 것도 있다.

하지만 큐비트의 수가 양자 칩의 성능과 비례하지 않는다. 비유를 들자면, 구글 윌로우는 105명의 학생으로 높은 성적을 내는 학교인 데 반해 IBM의 제품은 학생 수가 10배 가까이 많지만 평균 성적은 뒤처지는 학교인 셈이다.

진짜 혁신은 큐비트의 양이 아니라 오류를 줄이는 기술이라는 것이 구글의 판단이고, 윌로우 칩을 통해 실용적인 양자 컴퓨터를 개발하는 데 가장 커다란 장애물을 해결했다.

구글은 윌로우 칩에 대한 자료에서 "양자 칩을 설계하고 제작할 때 핵심은 시스템 엔지니어링인데, 단일 및 이중 큐비트 게이트와 큐비트 리셋, 판독과 같은 칩의 모든 구성 요소가 동시에 제대로 설계되고 통합돼야 한다"고 설명한다.

특정 구성 요소가 뒤처지거나 두 구성 요소가 함께 잘 작동하지 않으면 전체 시스템의 성능이 저하된다는 얘기다.

업체는 윌로우 칩이 속도 뿐 아니라 큐비트의 상태, 즉 핵심 양자 계산 자원을 얼마나 오래 유지하는가를 측정하는 지표에서도 뛰어난 성능을 보인다고 밝혔다. 이전 세대 칩에 비해 윌로우 칩이 5배 가까이 개선됐다는 것.

◆ 윌로우 칩, 왜 게임체인저인가 = 양자 칩은 일반 컴퓨터의 CPU(중앙처리장치)처럼 양자 컴퓨터의 두뇌에 해당한다.

양자 컴퓨터는 양자 칩만으로 작동할 수 없다. 칩이 가장 핵심적인 부분이지만 이와 함께 오류를 잡아내는 소프트웨어와 큐비트를 조종하는 제어 장치, 여기에 칩을 영하 273도 근처까지 냉각시키는 시스템이 필요하다.

구글이 보고서를 통해 "시스템 엔지니어링이 핵심"이라고 강조한 것도 칩과 함께 모든 시스템이 맞물려 작동하기 때문이다.

업체는 윌로우 칩을 처음부터 오류 정정을 염두에 두고 설계했다. 이와 동시에 칩에 최적화된 오류 정정 알고리즘을 개발했고, 제어 시스템도 함께 설계했다.

윌로우 칩은 하드웨어인 양자 칩과 함께 오류 정정 소프트웨어를 포함한 하나의 통합 패키지라는 설명이다.

칩 자체의 설계, 즉 큐비트의 배치에서도 구글의 기술력이 확인된다. 3X3, 5X5, 7X7의 격자 형태로 큐비트를 배열한 한편 큐비트끼리 연결시키는 방식이 오류 정정을 고려한 설계라는 얘기다.

즉, 하드웨어에 해당하는 칩이 계산을 실행하는 과정에 오류 정정 소프트웨어가 실시간 분석을 가동하고, 오류가 발견되면 칩에 명령을 내려 수정하도록 하는 구조다.

이 밖에 윌로우 칩은 초전도 회로 기반으로 제작됐고, 조셉슨 접합 등 최첨단 기술과 약 10밀리케빈의 극저온 환경에서 작동한다.

◆ 현실적인 상용화 길 열었다 = 구글의 윌로우 칩은 이해할 수 없는 속도와 양자 오류 수정의 임계치 돌파를 통해 양자 우월성을 입증하는 데서 한 단계 더 나아가 대규모 양자 컴퓨터의 상용화로 가기 위한 첫 문턱으로 평가 받는다.

알파벳 주가 추이 [자료=블룸버그]

양자 오류 수정의 임계점 돌파는 논리적 큐비트와 표면코드 등 두 가지 핵심 기술을 기반으로 이룬 결실이다.

논리적 큐비트(logical qubit) 기술은 여러 물리적 큐비트를 묶어 전체 오류를 감지 또는 보정하며, 대규모 계산을 안정적으로 지속 가능하게 하며, 표면코드(surface code)는 앞서 언급한 대로 큐비트를 격자 형태로 배치해 환경 간섭이나 전자 잡음 등 연산 중 발생하는 오류를 자동적으로 감지해 수정하는 기술을 말한다.

임계점은 양자 컴퓨팅이 더 커질수록 안정성과 성능이 함께 좋아지는 지점을 의미하고, 임계점 돌파는 앞으로 본격적인 양자 컴퓨터 시대의 개막으로 해석된다.

업계 전문가들과 주요 외신들은 구글의 윌로우 칩이 양자 오류 수정과 확장성, 안정성 등 세 마리 토끼를 처음으로 다 잡은 결과물이라고 입을 모은다. 현실 세계에서 양자 컴퓨터를 실용화할 수 있는 기술적 단계에 도달했다는 얘기다.

구글의 윌로우 칩은 IT 뿐 아니라 주요 산업 전반에 커다란 의미를 갖는다. 의약품의 분자 설계와 에너지 최적화, 복잡한 금융 시뮬레이션, 신소재 개발 등 다방면에서 기존 슈퍼 컴퓨터로 풀 수 없는 문제를 해결할 수 있게 됐기 때문.

IT 구루들은 윌로우 칩과 동급의 칩들이 실질적인 산업 및 사회 난제들을 획기적으로 해결해 내는 양자 시대가 결코 먼 미래가 아니라고 말한다.

◆ 구글의 또 다른 양자 컴퓨팅 성과물은 = 구글은 2024년 12월 공개한 윌로우 칩에 이어 2025년 들어서도 작지 않은 양자 컴퓨팅 부문의 성과를 이뤄냈다.

업계가 가장 관심을 보이는 부분은 이른바 생성형 양자 우위(generative quantum advantage) 개념의 실험적 검증이다.

보도에 따르면 구글은 9월 68큐비트 초전도 프로세서로 양자 회로 압축과 복잡한 패턴의 생성, 학습한 양자 상태에서 새로운 출력값 생성 등이 가능한 모델을 제시했다.

지금까지 무작위 출력값 생성과 달리 데이터를 기반으로 양자 컴퓨터가 패턴을 '학습'해 생성적 작업에 활용할 수 있다는 사실을 입증해 낸 것. 이는 기존의 인공지능(AI)이 따라가기 힘든 성능이라고 업계는 판단한다.

앞서 6월에는 구글 연구진이 초전도 큐비트 플랫폼에서 색상 코드 기반의 양자 오류 수정을 구현하는 데 성공했다. 이는 논리 큐비트 오류의 내성을 강화하는 방법 중 하나로, 향후 실제 응용 영역을 확장하는 데 크게 힘을 실어줄 전망이다.

영국 BBC를 포함한 외신들은 구글이 윌로우 칩 이외에도 여러 측면에서 경쟁사들을 압도하는 결과물을 내놓았고, 이는 앞으로 양자 컴퓨팅의 실제 응용과 산업화에 한 단계 다가서게 하는 기술적 기반이 될 것이라고 기대한다.

미국 경제 매체 CNBC는 구글 측은 굵직한 기술적 성과를 앞세워 양자 컴퓨터의 실용화에 커다란 자신감을 내비치고 있다고 보도했다.

신약 개발을 위한 분자 설계와 핵 융합 시뮬레이션, 신소재 개발 등에 필요한 기술력을 앞으로 5~10년 이내에 갖출 수 있다는 전망이다.

 

shhwang@newspim.com

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공정위 "쿠팡 '총수'는 김범석" [세종=뉴스핌] 김범주 기자 = 공정거래위원회가 쿠팡의 동일인, 이른바 총수를 쿠팡 법인에서 김범석 쿠팡Inc 의장으로 변경 지정했다. 쿠팡이 대기업집단으로 지정된 이후 법인을 동일인으로 봤던 공정위 판단이 5년 만에 뒤집힌 것이다. 김 의장이 동일인으로 지정된 데에는 동생 김유석씨가 부사장으로 재직하면서 4년간 쿠팡으로부터 받은 140억원 규모의 보수와 인센티브가 직접적인 영향을 미쳤다. 김 부사장이 주요 사업에 대해 구체적인 업무집행 방향에 영향력을 행사했다는 점도 공정위 판단의 근거가 됐다. 김범석 쿠팡 이사회 의장 [사진=로이터 뉴스핌] 공정위는 29일 이 같은 내용을 포함한 '2026년도 공시대상기업집단' 지정 결과를 공개했다. 다음 달 1일 자로 자산총액 5조원 이상인 공시대상기업집단은 102개, 소속회사는 3538개다. 전년보다 각각 10개, 237개 증가했다. 올해 가장 주목받은 기업은 쿠팡이다. 그동안 쿠팡은 공정거래법 시행령상 '법인 동일인 예외요건'을 충족한 것으로 인정돼 김 의장이 아닌 쿠팡 법인이 동일인으로 지정됐다. 사실상 기업집단을 지배하는 자연인이 있더라도 ▲자연인과 법인 중 누구를 동일인으로 지정하더라도 국내 계열회사 범위가 달라지지 않고 ▲자연인과 친족의 국내 계열회사 출자, 자금 대차, 채무보증 또는 경영 참여 등 사익편취 우려가 없는 경우 법인을 동일인으로 지정할 수 있는 제도다. 하지만 올해 지정 과정에서 이 같은 판단이 달라졌다. '기업집단을 지배하는 자연인의 친족이 국내 계열회사 경영에 참여하지 않아야 한다'는 요건을 충족하지 못했다는 취지다. 실제 김 부사장은 지난해에만 43만달러의 보수와 7만4401주의 양도제한 조건부 주식(RSU)을 받은 것으로 알려졌다. 2021년부터 4년간 쿠팡으로부터 받은 보수와 인센티브는 140억원 규모로 전해졌다. 공정위는 김 부사장이 주요 계열사 대표이사와 유사한 최상위 등급에 해당하고, 연간 보수와 처우도 등기임원에 준하는 수준이라고 봤다. 또 김 부사장이 물류·배송 정책 관련 정기·수시 회의를 수백 차례 주재하고, 쿠팡로지스틱스(CLS) 대표이사 등을 불러 주간 업무실적을 점검하거나 물량 확대, 배송 정책 변경 등 개선안을 논의한 사실도 확인했다. 주요 사업의 구체적 업무집행 방향에 사실상 영향력을 행사했다는 판단이다. 이번 결정으로 쿠팡은 앞으로 김 의장을 기준으로 동일인 관련자와 특수관계인 범위가 정해진다. 공시대상기업집단 소속회사는 대규모 내부거래 의결·공시, 비상장회사 중요사항 공시, 기업집단 현황 공시 의무를 부담한다. 특수관계인에 대한 부당한 이익제공 금지 규제도 적용받는다. 상호출자제한기업집단에 해당하면 상호출자 금지, 순환출자 금지, 채무보증 제한, 금융·보험사 의결권 제한도 추가로 적용된다. 공정위 관계자는 "이번 지정 결과를 바탕으로 지정된 집단에 대해 고도화된 분석을 통한 정보를 순차적으로 공개해 시장참여자에게 유용한 정보를 제공할 계획"이라고 말했다. 한편 쿠팡 측은 공정위 판단에 대한 행정소송을 예고했다. 쿠팡 관계자는 "김 의장의 동생은 공정거래법상 임원(대표이사·이사·감사·지배인 등)이 아니며 한국 계열사에 지분을 보유하고 있지 않다"며 "행정소송을 통해 성실히 소명할 것"이라고 말했다. wideopen@newspim.com 2026-04-29 12:00
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4년제 대학 평균 등록금 727만원 [서울=뉴스핌] 송주원 기자 = 교육부와 한국대학교육협의회는 2026년 4월 대학정보공시 분석 결과, 4년제 일반·교육대학의 연간 1인당 평균 등록금이 727만300원으로 전년보다 14만7100원 올랐다고 29일 밝혔다. 올해 대학정보공시 대상은 총 403개 대학이다. 교육부는 이 가운데 4년제 일반·교육대학 192개교와 전문대학 125개교를 대상으로 등록금 현황을 분석했다. 사이버대학, 폴리텍대학, 대학원대학 등 86개교는 분석 대상에서 제외됐다. 2026년 대학 평균 등록금 현황. (명령어: 기자가 관련 내용을 입력한 후 기사용 인포그래픽 제작을 주문했음). [일러스트=퍼플렉시티] 4년제 일반·교육대학 192개교 중 130개교가 2026학년도 등록금을 인상했다. 전체의 67.7%에 해당한다. 나머지 62개교, 32.3%는 등록금을 동결했다. 4년제 일반·교육대학의 연간 1인당 평균 등록금은 727만300원으로 집계됐다. 지난해 712만3100원보다 14만7100원 올라 2.1% 상승했다. 설립 유형별로는 사립대 평균 등록금이 823만1500원으로 국·공립대 425만원의 약 1.9배 수준이었다. 사립대 등록금은 전년보다 22만7500원 올라 2.8% 상승했고, 국·공립대는 1만2200원 올라 0.3% 상승하는 데 그쳤다. 소재지별 격차도 나타났다. 수도권 대학의 평균 등록금은 827만원으로, 비수도권 대학 661만9600원보다 165만400원 높았다. 전년 대비 상승률은 수도권이 2.7%, 비수도권이 1.6%였다. 계열별로는 의학계열 등록금이 가장 높았다. 4년제 일반·교육대학의 계열별 평균 등록금은 의학 1032만5900원, 예체능 833만8100원, 공학 767만7400원, 자연과학 732만3300원, 인문사회 643만3700원 순이었다. 전문대학 등록금도 올랐다. 전문대학 125개교 가운데 102개교가 2026학년도 등록금을 인상했고 23개교는 동결했다. 등록금을 올린 전문대학은 전체의 81.6%로, 4년제 일반·교육대학보다 인상 비율이 높았다. 전문대학의 연간 1인당 평균 등록금은 665만3100원으로 전년 647만8700원보다 17만4400원 올랐다. 상승률은 2.7%다. 전문대학도 사립과 공립 간 차이가 컸다. 사립 전문대 평균 등록금은 668만6600원으로 전년보다 17만5700원 올랐다. 반면 공립 전문대는 223만1200원으로 전년보다 4700원 낮아졌다. 소재지별로는 수도권 전문대학 평균 등록금이 708만1900원, 비수도권은 628만7800원으로 집계됐다. 두 권역 모두 전년보다 2.7% 상승했다. 전문대학 계열별 평균 등록금은 예체능 722만9300원, 공학 678만8600원, 자연과학 671만8700원, 인문사회 592만4200원 순이었다. 대학별 세부 공시자료는 이날 12시부터 대학알리미 누리집에 공개된다. 이번 4월 공시에는 등록금 현황, 등록금 납부제도 현황, 등록금 산정 근거, 대학의 사회봉사 역량 등 4개 세부항목이 포함됐다. jane94@newspim.com 2026-04-29 12:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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