양자컴퓨팅 프로세서, 오셀롯 / 사진. AWS

아마존웹서비스(이하 AWS)가 양자컴퓨터 상용화를 앞당길 혁신적인 양자 컴퓨팅 칩 '오셀롯(Ocelot)'을 공개했다. 캘리포니아공과대학의 AWS 양자 컴퓨팅 센터 팀이 개발한 이 칩은 기존 방식 대비 양자 오류 정정 비용을 최대 90%까지 절감하고, 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 획기적인 진전을 가져올 것으로 기대된다.

양자 컴퓨터의 가장 큰 난제는 외부 환경의 작은 변화에도 극도로 민감하게 반응해 오류가 발생하기 쉽다는 점이다. 기존에는 이러한 오류를 해결하기 위해 많은 수의 큐비트를 사용해 오류를 보정해야 했는데, 이는 비용 증가와 복잡성 문제를 야기했다.

AWS는 오셀롯 칩을 통해 이러한 문제를 해결하고자 했다. 오셀롯은 설계 단계부터 오류 정정 기능을 내장하고 '고양이 큐비트(cat qubit)'라는 새로운 방식을 채택했다. '슈뢰딩거의 고양이' 사고 실험에서 영감을 얻은 고양이 큐비트는 비트 반전 오류를 스스로 억제해 오류 정정에 필요한 자원을 대폭 줄여준다.

오셀롯 칩은 1㎝² 크기의 두 개의 실리콘 마이크로칩으로 구성돼 있으며, 5개의 데이터 큐비트(고양이 큐비트), 5개의 버퍼 회로, 4개의 오류 감지용 추가 큐비트 등 14개의 핵심 구성 요소를 통합했다. 특히, 탄탈륨 초전도 물질을 사용한 고품질 오실레이터를 내장해 고양이 큐비트의 안정성을 높였다.

AWS 연구팀의 실험 결과, 오셀롯은 기존 초전도 큐비트보다 1,000배 더 긴 수명을 보이는 성능을 입증했다. AWS는 오셀롯 아키텍처를 통해 오류 정정에 필요한 자원을 기존 방식의 1/5 수준으로 줄일 수 있으며, 지속적인 연구를 통해 최대 1/10 수준까지 낮추는 것을 목표로 하고 있다.

오스카 페인터 AWS 양자 하드웨어 연구 디렉터는 "오셀롯은 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 중요한 이정표가 될 것"이라며, "오류에 강하고 실용적인 양자 컴퓨터의 등장은 시간 문제이며, 오셀롯이 이를 최대 5년 앞당길 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했다.