구글의 최신 양자 프로세서와 그 의미
구글의 최신 양자 프로세서는 물리학자들이 수십 년 동안 추구해온 목표를 달성했습니다: 세계 최고의 슈퍼컴퓨터보다 검증된 속도 향상입니다. 이는 비트코인에 대한 예상되는 위협이 그 어느 때보다 커 보이게 만듭니다. 수요일에 발표된 Nature의 연구에 따르면, 회사의 105-qubit Willow 칩은 어떤 고전 기계도 시뮬레이션할 수 없는 물리학 알고리즘을 더 빠르게 실행했습니다. 이는 실제 하드웨어로 달성된 최초의 실험적으로 확인된 양자 우위입니다.
양자 프로세서의 성능
구글의 Quantum Echoes 알고리즘은 Willow에서 고전 시뮬레이션보다 약 13,000배 더 빠르게 실행되었으며, 세계에서 가장 빠른 공개 벤치마크 슈퍼컴퓨터인 Frontier에서 약 3.2년이 걸리는 작업을 단 2시간 조금 넘게 완료했습니다. 구글 CEO 순다르 피차이는 X에서 다음과 같이 작성했습니다:
“이 결과는 검증 가능하다는 의미로, 다른 양자 컴퓨터로 반복하거나 실험으로 확인할 수 있습니다. 이 돌파구는 양자 컴퓨팅의 첫 번째 실제 응용을 향한 중요한 단계이며, 우리가 어디로 나아갈지 기대됩니다.”
Willow의 실험과 안정성
연구자들은 Willow를 테스트하기 위해 일련의 시간 역전 실험을 수행하고 양자 정보가 칩의 큐비트에서 어떻게 퍼지고 다시 집중되는지를 관찰했습니다. 그들은 먼저 양자 연산 집합을 통해 시스템을 전진시킨 다음, 제어된 신호로 하나의 큐비트를 방해하고, 마지막으로 정보를 “메아리”로 되돌릴 수 있는지를 감지하기 위해 순서를 역전시켰습니다. 그 메아리는 양자 파동이 서로를 강화하는 건설적 간섭으로 나타났으며, 이는 양자 행동의 명확한 신호입니다.
Willow의 초전도 트랜스몬 큐비트는 이 과정에서 안정성을 유지하며, 두 큐비트 게이트 오류가 약 0.0015, 코히어런스 시간은 100 마이크로초 이상을 보여주었습니다. 이러한 안정성 수준은 연구자들이 65개의 큐비트에서 23층의 양자 연산을 수행할 수 있게 하여, 현재 고전 모델이 재현할 수 있는 범위를 넘어섰습니다.
양자 컴퓨팅의 미래와 암호화에 대한 위협
현재로서는 Willow의 성과가 암호화에 위협이 되지는 않지만, 그 검증은 그러한 양자 기계로 나아가는 꾸준한 진전을 나타냅니다. 비트코인과 기타 디지털 시스템은 타원 곡선 암호화에 의존합니다. 이는 고전 컴퓨터가 역설계하기에는 사실상 불가능한 수학적 함수이지만, 이론적으로는 충분히 강력한 양자 컴퓨터에 취약합니다.
“양자 컴퓨팅은 비트코인과 기타 암호화폐에 대한 주요한, 심지어 존재론적 장기 위험이 될 가능성이 있습니다—5% 이상의 합리적인 확률을 가지고 있습니다,” 미시간 대학교의 컴퓨터 과학 및 공학 교수인 크리스토퍼 페이커트는 Decrypt에 말했습니다.
페이커트는 비트코인이 양자 공격에 면역이 아니지만, 그 위협은 여전히 멀다고 덧붙였습니다. 포스트 양자 서명 체계로 전환하는 것은 크기와 성능에서의 트레이드오프를 가져올 것이라고 그는 덧붙였습니다.
결론
Willow의 회로를 텐서 네트워크 알고리즘으로 시뮬레이션하는 데는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 Frontier에서 10⁷ CPU 시간 이상이 소요될 것입니다. 이 격차—양자 계산의 2시간 대 고전 시뮬레이션의 수년—은 장치 수준의 양자 우위를 입증하는 가장 명확한 실험적 증거로 남아 있습니다. 복제가 아직 대기 중이지만, Willow는 이론에서 테스트 가능한 공학으로의 전환을 나타냅니다: 고전 기계의 범위를 넘어서는 실제 계산을 수행하는 시스템입니다. 암호학자와 개발자 모두에게, 이는 포스트 양자 보안이 더 이상 먼 문제가 아니라는 것을 상기시킵니다—이미 시작된 시계입니다.
