양자 컴퓨터는 큐비트를 가질지라도, 오류 보정(error correcting)은 이제 FPGA를 통해 수행할 수 있다.
구글이 양자 컴퓨팅 실용화 분야에서 획기적인 발전을 이룬 데 이어, IBM 또한 자체적인 '양자 도약'을 예고하고 있습니다. 로이터 통신 보도에 따르면, IBM 연구원 팀이 10월 27일 월요일에 표준 AMD 칩에서 양자 오류 수정(quantum error correction)을 어떻게 수행했는지 상세한 논문을 발표할 예정입니다. 이는 양자 컴퓨터의 실질적인 사용에 걸림돌 중 하나인 결과의 정확성 문제를 해결하는 데 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
이 오류 수정 알고리즘은 실시간으로 작동할 뿐만 아니라, AMD FPGA 칩 위에서 필요한 속도보다 10배 빠르게 작동하는 것으로 알려졌습니다. 이러한 최신 개발은 IBM이 지난 8월 말에 AMD와 발표한 협력의 결과로 풀이되며, 당시 AMD 주가를 급등시키는 원인이 되기도 했습니다.
로이터는 IBM 연구 책임자인 제이 감베타(Jay Gambetta)의 말을 인용하며, 새로운 알고리즘을 활용한 연구 작업이 예정보다 1년이나 앞당겨 완료되었다고 보도했습니다. 이 소식은 원래 2029년으로 계획되었던 IBM의 Starling 대규모 양자 컴퓨터 일정에 속도를 붙일 수 있다는 점에서, 업계 관계자들과 투자자들에게 환영받을 만한 소식입니다.
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FPGA는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array)의 약자로, 내부 구조를 소프트웨어를 통해 재구성할 수 있다는 의미입니다. FPGA는 범용적인 사용성과 최고 성능을 포기하는 대신, 매우 전문화된 작업을 효율적으로 수행할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 컴퓨팅의 거의 모든 영역에서 사용되지만, 비빈티지 콘솔, 아케이드 및 PC 에뮬레이터 등 소비자 제품에서도 들어보셨을 것입니다.
소프트웨어 자체에 대해서는, 6월에 논문으로 처음 발표된 Relay-BP(Relay Belief Propagation) 알고리즘일 가능성이 높습니다. IBM은 지난 8월, 자사의 양자 연구팀이 이 알고리즘을 FPGA에서 성공적으로 구동하여 좋은 결과를 얻었으며, 이를 "유연하고 간결할 뿐만 아니라, 알려진 모든 대안적 방법보다 빠르고 정확한" 독보적인 양자 LDPC(저밀도 패리티 검사) 오류 수정 알고리즘이라고 자랑스럽게 발표했습니다.
오류 수정은 양자 컴퓨터가 실용화되는 데 있어 핵심 요소 중 하나입니다. 간단히 말해, 양자 컴퓨터는 매우 제한적인 프로그램 세트만을 실행할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 큐비트가 0과 1을 동시에 가질 수 있기 때문에 모든 가능한 입력을 동시에 고려하여 연산을 수행할 수 있습니다. 그러나 결과 값을 읽어내는 과정은 매우 복잡합니다. 왜냐하면 결과값을 변경해도 실제 결과에 영향을 주지 않을 수 있으며, 게다가 그 결과 자체가 결정론적이지 않기 때문입니다. 예를 들어, 결과가 2+2=3.999 또는 4.001과 같은 경우를 생각할 수 있습니다. 따라서 오차 범위를 줄이는 것은 실용성의 초석이며, IBM과 구글 모두 이 분야에서 큰 진전을 이루고 있습니다.
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