5년 만에 큐비트 6개서 98개로…‘세계 최강’ 슈퍼컴퓨터가 수십조 년 걸릴 계산…약점 극복한 기술로 순식간에 끝냈다 [후암동 논문 연구소] 작성일 07-01 41 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="zZQ3tIu5Gv"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cc13b16f29b37de7f7ce6229d1cf1f0e6f95b3f5ab1143ffcc3c679ab4760ae9" dmcf-pid="q5x0FC711S" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="사진은 기사 내용과 관련 없음. 양자컴퓨터. [게티이미지뱅크]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201157361huzq.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="ZkZU0lqFXt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201157361huzq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 사진은 기사 내용과 관련 없음. 양자컴퓨터. [게티이미지뱅크] </figcaption> </figure> <p contents-hash="db57759b2796266b9bcc0dd2f4329c6f5605f9b51f127e230d6fdf7a91c8dd2a" dmcf-pid="B1Mp3hztHl" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=장윤우 기자] 지구에 있는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터를 모조리 동원해도 수백 년, 많게는 수십조 년이 걸릴 계산이 있다. 그런데 이 계산을 눈 깜짝할 사이에 끝내버리는 양자컴퓨터가 등장했다. 큐비트(양자 정보의 최소 단위) 98개를 원자 하나하나로 구현한 미국 퀀티넘의 ‘헬리오스’다.</p> <p contents-hash="a3612a8d67288255155bf3022547c46b1df19ca7c75910a7ad1dde27aeceed3e" dmcf-pid="btRU0lqF5h" dmcf-ptype="general">최근 국제학술지 네이처(Nature) 2026년호에 미국 양자컴퓨터 기업 퀀티넘의 앤서니 랜스포드 연구원이 이끄는 연구팀이 이 같은 연구 결과를 발표했다. 미국 샌디아국립연구소 산하 양자성능연구소 소속 연구진도 함께 참여했다.</p> <div contents-hash="17e27b829d2164df789d566f144a3c5e7bfb8a3c5efec80cd89382298c390a83" dmcf-pid="K6mRxuiP1C" dmcf-ptype="general"> 컴퓨터는 0과 1로, 양자컴퓨터는 원자로 계산한다 </div> <p contents-hash="3420c45c595379c2a0b0bc781043b9d32eae544a40370ebefc9dbc047634589e" dmcf-pid="9PseM7nQZI" dmcf-ptype="general">일반 컴퓨터는 정보를 0 또는 1, 둘 중 하나로만 저장한다. 이 최소 단위를 ‘비트’라고 부른다. 아무리 복잡한 계산도 결국 0과 1을 조합해 하나씩 순서대로 처리하는 방식이다.</p> <p contents-hash="61aac976f2c534b65a89bae1e8414d974ba43aad1f0cf7219a4642c49876edcb" dmcf-pid="2QOdRzLx1O" dmcf-ptype="general">양자컴퓨터는 다르다. 원자 하나를 정보의 최소 단위로 쓰는데, 이를 ‘큐비트’라고 부른다. 큐비트는 양자역학의 특성상 0과 1을 동시에 지닐 수 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="657c905ab6b36192e30a393b5852ec93bcafa75d4c5b64aa70e16f48e2830514" dmcf-pid="VxIJeqoMXs" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="사진은 기사 내용과 관련 없음. 양자컴퓨터. [게티이미지뱅크]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201157628jnzk.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="5v7V9Z6b51" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201157628jnzk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 사진은 기사 내용과 관련 없음. 양자컴퓨터. [게티이미지뱅크] </figcaption> </figure> <p contents-hash="626d7a7c0a98c33294f464f0f7ca86cb0b5e4c2bb2b901e7b72aa09b6efec216" dmcf-pid="fMCidBgRYm" dmcf-ptype="general">큐비트 수가 늘어날수록 동시에 표현할 수 있는 경우의 수가 기하급수적으로 늘어난다. 큐비트 98개면 일반 컴퓨터가 하나씩 순서대로 계산해야 할 경우의 수를, 원리적으로는 한 번에 동시에 다룰 수 있다는 뜻이다. 이 때문에 특정 유형의 계산에서는 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터보다 압도적으로 빠를 수 있다.</p> <p contents-hash="d259488fafb34aa0a54e792858030dc7e134ff0ec77ebb6c69d55a9bc5a67fab" dmcf-pid="4RhnJbae1r" dmcf-ptype="general">문제는 큐비트를 늘리면서도 정확도를 유지하는 일이다. 원자는 외부 진동이나 전자기장에 극도로 민감해서, 큐비트 수가 늘어날수록 오류도 함께 늘어나는 경향이 있다.</p> <div contents-hash="6e3f85d59f68e6a7126c24a93cd0ec36086fc09bcee9e73227098f5f45a7b02b" dmcf-pid="8elLiKNd1w" dmcf-ptype="general"> 원자를 붙잡아 만든 컴퓨터 </div> <p contents-hash="e1edf5a14919da7f04ce46274289e5c65f1b2cb3aebc255f5d9ef07f95319ac4" dmcf-pid="6dSon9jJ5D" dmcf-ptype="general">양자컴퓨터를 만드는 방식은 여러 가지다. 헬리오스는 초전도 회로를 사용하지 않고 전기장으로 원자 하나하나를 진공 속에 붙잡아 두고 그 원자를 큐비트로 쓰는 ‘이온 트랩’ 방식을 사용했다.</p> <p contents-hash="cf1ab9a03d132c0996ad2902fafd12aec722614e6c88d8768c3886b83afcfcea" dmcf-pid="PPseM7nQHE" dmcf-ptype="general">이 방식은 정확도는 가장 높지만, 큐비트 수를 늘리는 게 어렵다는 약점이 있었다. 5년 전 처음 나온 이 계열 컴퓨터는 큐비트가 6개에 불과했다. 이번에 나온 헬리오스는 그 수를 98개로 늘렸다. 동시에 정확도는 오히려 더 끌어올렸다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7a67d379f82d51d5e7ea3661da0cb18e1a7a299d5d1041e29257ffa92122bfe1" dmcf-pid="QQOdRzLxYk" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="헬리오스(Helios) 2차원 표면에 포획된 98개의 원자 이온 실물 이미지. [국제학술지 네이처(Nature) 2026년호]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201157852lgpc.jpg" data-org-width="1050" dmcf-mid="pjPidBgR1Y" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201157852lgpc.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 헬리오스(Helios) 2차원 표면에 포획된 98개의 원자 이온 실물 이미지. [국제학술지 네이처(Nature) 2026년호] </figcaption> </figure> <p contents-hash="bff7e10d73a8a2d1c4011d8149e68dbc692bed1ccf4ffd0219762db2786809d0" dmcf-pid="xxIJeqoMHc" dmcf-ptype="general">헬리오스의 핵심은 칩 위에 새겨진 회로를 따라 원자를 이리저리 옮기는 구조다. 원자가 모여 대기하는 ‘저장 구역’과 실제 연산이 일어나는 ‘연산 구역’이 나뉘어 있고 그 사이를 X자 모양의 교차로가 연결한다.</p> <p contents-hash="1696d7b457e7f66a41807623efec84949b2ab50d8b91dd149a19d7daf47de15b" dmcf-pid="yyVXGDtWXA" dmcf-ptype="general">이 교차로 덕분에 원자가 저장 구역 어디에 있든 연산 구역으로 곧장 이동할 수 있다. 원자 98개가 서로 짝을 이뤄 연산할 때, 어느 원자와 어느 원자를 짝지어도 상관없다는 뜻이다. 이런 특성을 ‘전체 연결성’이라고 부른다.</p> <div contents-hash="e8f1721e01c312d9d5d658ae97bcc4f2aea83b0460915c95642bc121e849fbac" dmcf-pid="WWfZHwFYXj" dmcf-ptype="general"> 새 기술, 오류는 1만 번에 한 번꼴 </div> <p contents-hash="df0b781ab7ca8003fbf5c479e2011f783babd4bacf2e9570b4dadc53c01d6a0b" dmcf-pid="YY45Xr3GtN" dmcf-ptype="general">연구팀은 큐비트로 쓰는 원자 자체도 바꿨다. 기존에는 주로 다른 원소를 썼는데, 헬리오스는 바륨 원자를 큐비트로 쓴 최초의 프로그래밍 가능한 양자컴퓨터다.</p> <p contents-hash="fbeb2abbb00dfcc2f3e6833f7de0c0a31b0106bf876a693aaad7a2da18709932" dmcf-pid="GG81Zm0HHa" dmcf-ptype="general">바륨 원자를 다루는 데 쓰는 레이저는 사람 눈에 보이는 가시광선 영역이다. 이 파장대의 레이저와 광학 장비는 더 안정적이고 저렴하다. 그 결과 연산 하나를 처리할 때 발생하는 오류가 줄었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d366e1f70dfcf3c5b7be64e82231995547fd59cc439a46671f39639efd483eee" dmcf-pid="HH6t5spX1g" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연산 회로의 길이와 깊이가 늘어남에 따라 전체 시스템의 신뢰성이 어떻게 줄어드는지 보여준다. 회로가 복잡해질수록 신뢰도 점수(g)는 떨어지지만, 예측 곡선(검은색 선)과 실제 측정값(빨간색 점)이 정확히 일치하며 제어되고 있음을 볼 수 있다. [국제학술지 네이처(Nature) 2026년호]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201158075iyyt.png" data-org-width="1188" dmcf-mid="ULqTSNGh1W" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201158075iyyt.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연산 회로의 길이와 깊이가 늘어남에 따라 전체 시스템의 신뢰성이 어떻게 줄어드는지 보여준다. 회로가 복잡해질수록 신뢰도 점수(g)는 떨어지지만, 예측 곡선(검은색 선)과 실제 측정값(빨간색 점)이 정확히 일치하며 제어되고 있음을 볼 수 있다. [국제학술지 네이처(Nature) 2026년호] </figcaption> </figure> <p contents-hash="c321d77527d333b08e3e37206fe6c2bb529861e8bfa2d49a75fec4b4b5324446" dmcf-pid="XXPF1OUZ1o" dmcf-ptype="general">연구팀이 측정한 결과, 큐비트 하나에 작업을 지시할 때 오류가 날 확률은 100만 번에 25번 수준이었다. 두 큐비트를 동시에 연산할 때는 1만 번에 8번 정도로 오류가 조금 더 높았다.</p> <p contents-hash="75f63c1e69654b54785d176b907109af3ba986a1231d1c06933222937fe4fee7" dmcf-pid="Zzg9bH4q5L" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 정확도를 검증하기 위해 두 가지 실험을 했다. 하나는 무작위로 연산을 반복시켜 결과를 예측할 수 있는 값과 비교하는 방법이었다. 다른 하나는 실제로 슈퍼컴퓨터로도 흉내 내기 어려운 무작위 양자 회로를 돌려보는 ‘무작위 회로 샘플링’이었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0e47a8f704de3e56712439e90c20d3c5b0c032efa5c736c21b2c40d7c01b42e9" dmcf-pid="5qa2KX8B1n" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="사진은 기사 내용과 관련 없음. 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC)의 세 번째 양자 컴퓨터. [EPA]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201158353ymzr.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="uRzvlaYC5y" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201158353ymzr.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 사진은 기사 내용과 관련 없음. 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC)의 세 번째 양자 컴퓨터. [EPA] </figcaption> </figure> <div contents-hash="c40b6428d4db959717fe028c590d3eac40b04864c32646f1a9c2a121d47881a1" dmcf-pid="1BNV9Z6bHi" dmcf-ptype="general"> 이젠 기존 슈퍼컴퓨터가 따라올 수 없다 </div> <p contents-hash="16e2c364d7905fe561c5b56a6460f8cda96b4123e68d389910ad63150b005c65" dmcf-pid="tbjf25PK1J" dmcf-ptype="general">두 번째 실험 결과가 이번 연구의 핵심이다. 헬리오스가 만들어낸 결괏값을 슈퍼컴퓨터로 그대로 재현하려면 얼마나 걸릴까.</p> <p contents-hash="4b81f89c62b871c419c280123b4d945fcd05cdca456ed37daf4b0a3aa66b8cd6" dmcf-pid="FKA4V1Q9Yd" dmcf-ptype="general">연구팀이 현재 가장 발전된 계산 기법으로 추산한 결과, 회로가 조금만 복잡해져도 슈퍼컴퓨터로 같은 계산을 하려면 최적화된 GPU를 동원해도 수십조 년에 달하는 시간이 필요한 것으로 나타났다. 이에 필요한 전력량도 현재 지구상에 존재하는 어떤 전력 설비로도 감당할 수 없는 수준이었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b2cdb9b76c8f0150f10283f1729e1534b1b32088d3e1f89d13729fd0eb698de0" dmcf-pid="39c8ftx2Xe" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="기존의 최고 성능 그래픽카드(GPU)나 세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터로 양자 연산을 똑같이 흉내 내어 계산할 때 걸리는 시간(왼쪽 세로축)과 필요한 전력(오른쪽 세로축)을 연산 깊이(가로축)에 따라 비교했다. 회로 깊이가 26단계에 이르면, 기존 슈퍼컴퓨터 체계(초록색 점선들)로는 계산하는 데 수십조 년이 필요한 것으로 나타났다. [국제학술지 네이처(Nature) 2026년호" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201158576wuhf.png" data-org-width="670" dmcf-mid="71hnJbaeHT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/ned/20260701201158576wuhf.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 기존의 최고 성능 그래픽카드(GPU)나 세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터로 양자 연산을 똑같이 흉내 내어 계산할 때 걸리는 시간(왼쪽 세로축)과 필요한 전력(오른쪽 세로축)을 연산 깊이(가로축)에 따라 비교했다. 회로 깊이가 26단계에 이르면, 기존 슈퍼컴퓨터 체계(초록색 점선들)로는 계산하는 데 수십조 년이 필요한 것으로 나타났다. [국제학술지 네이처(Nature) 2026년호 </figcaption> </figure> <p contents-hash="7fa27db17542791cb88383c5bda0252362ea667e112d67dd3b6ed1e2520e9764" dmcf-pid="02k64FMVYR" dmcf-ptype="general">같은 속도로 따라가려면 지금 존재하는 어떤 슈퍼컴퓨터로도 감당할 수 없는 만큼의 전력과 시간이 필요하다는 게 연구팀의 설명이다. 이는 헬리오스가 특정 계산에서는 이미 고전적인 컴퓨터의 능력을 넘어섰다는 의미다.</p> <p contents-hash="e25b8fc8feb2179cb0b9730cf5edde72a8055a29121b8df8cba6058c6b7af267" dmcf-pid="pVEP83Rf1M" dmcf-ptype="general">연구팀은 헬리오스가 이미 실제 연구에 쓰이고 있다고 밝혔다. 초전도 현상을 양자적으로 시뮬레이션하는 연구와 해킹이 불가능하도록 검증된 난수를 만들어내는 암호 기술 연구에 헬리오스가 활용되고 있다.</p> <p contents-hash="7c6fba9b1221c6aba70f9d271217c9fef3c871d6eeac9e424218923c39b87072" dmcf-pid="UfDQ60e4Yx" dmcf-ptype="general">연구팀은 “지금 단계에서도 100큐비트 규모에서 세계 최고 수준의 성능을 보여주고 있다”며 “두 큐비트 연산 오류는 앞으로 절반까지 더 줄일 수 있다고 보고 있다”고 밝혔다.</p> <p contents-hash="4b701eae0f54c666a462d9e98ab0e7e63ee290c612c266e0a3e55850a29f4e46" dmcf-pid="uiTaoVcnYQ" dmcf-ptype="general">이어 “이번에 적용한 교차로 구조를 확장하면 앞으로 훨씬 더 많은 큐비트를 전체 연결 상태로 유지하는 대형 양자컴퓨터로 나아갈 수 있다”고 덧붙였다.</p> <div contents-hash="a1c4362aa430e39f95baccb1daf89a551acab8eddc991eab13cea5e4f4af098d" dmcf-pid="7nyNgfkLXP" dmcf-ptype="general"> 참고논문 </div> <p contents-hash="3a51adf038798f1ba173e7be12e4a928d7a232c9b2131394845670b4a9cb1e2e" dmcf-pid="zLWja4EoX6" dmcf-ptype="general">DOI : 10.1038/s41586-026-10676-4</p> <p contents-hash="898321930a35b857f62a085b33f39eeb4483697aaf5c8a97dad0645553784969" dmcf-pid="qoYAN8Dgt8" dmcf-ptype="general">논문 정보 : Ransford, A., Allman, M.S., Arkinstall, J. et al. A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity. Nature (2026).</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 ‘이세돌·알파고 10년’…신진서, 바둑 AI ‘카타고’와 빅매치 07-01 다음 구독은 클릭 한 번에, 해지는 ‘미로’…자동결제로 지갑 털어가는 OTT 07-01 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
