IBM은 초전도 회로를 이용한 양자컴퓨터를 개발하는 대표적인 기업입니다. 그런데 8월 26일 인수를 마쳤다고 발표한 HRL 연구소는 실리콘 스핀 큐비트에 강점을 갖고 있습니다. 같은 양자컴퓨터라는 이름 아래 있지만, 정보를 담는 물리적 방식은 달라요.
그렇다면 IBM이 기존 방식을 버리는 걸까요? 공개된 발표는 그렇지 않습니다. IBM은 초전도 기반 개발을 계속하면서 HRL의 기술을 보완적으로 활용하겠다고 설명했습니다. 이번 인수를 이해하려면 양자칩의 종류와, 그 칩을 실제 시스템으로 만드는 일을 나눠 볼 필요가 있습니다.
큐비트는 한 가지 모양으로만 만들지 않습니다
기존 컴퓨터가 정보를 비트로 표현한다면, 양자컴퓨터는 양자 상태를 이용하는 큐비트를 사용합니다. 이 상태를 어디에 담을지는 여러 선택지가 있어요. IBM의 초전도 방식은 극저온에서 동작하는 작은 전기 회로를 이용합니다. HRL이 연구하는 실리콘 스핀 방식은 실리콘 안에 가둔 전자의 스핀 같은 성질을 활용합니다.
스핀을 전자가 작은 공처럼 실제로 도는 모습으로 생각하면 정확하지 않습니다. 전자가 가진 양자적 성질로, 자기장과 상호작용한다는 정도로 이해해도 이번 소식을 읽는 데는 충분합니다. 중요한 것은 정보가 저장되는 대상이 달라지면 만드는 방법과 제어하는 방법도 달라진다는 점입니다.
반도체 공정이 있다고 곧바로 양자칩을 찍어낼 수는 없습니다
실리콘 방식의 매력은 반도체 산업이 축적한 제조 기술을 활용할 가능성에 있습니다. 작은 소자를 정밀하게 만들고 여러 개를 배치하는 경험이 도움이 될 수 있습니다. 하지만 기존 메모리나 CPU를 만들듯 그대로 대량 생산하면 된다는 뜻은 아닙니다.
미국 표준기술연구소 NIST는 단일 스핀에 정보를 담으면 전하를 다루는 기존 전자소자보다 훨씬 섬세하게 주변 영향을 관리해야 한다고 설명합니다. 실리콘의 동위원소 구성처럼 평소 눈에 잘 들어오지 않는 재료 특성도 양자 상태에 영향을 줄 수 있습니다. 공정 기반을 공유하더라도 양자 장치에 필요한 품질과 제어 조건은 별도로 확보해야 합니다.
IBM이 확보한 것은 큐비트 방식만이 아닙니다
HRL은 극저온 기술, 제어 전자장치, 재료, 패키징과 연결 기술도 갖고 있다고 IBM은 설명합니다. 이 중에는 초전도와 실리콘 스핀 방식 모두에서 중요해질 수 있는 영역이 있습니다. 칩을 차갑게 유지하고, 원하는 신호를 보내고, 여러 부품을 안정적으로 연결하는 일입니다.
큐비트 수를 늘릴수록 이런 주변 기술의 부담도 커집니다. 작은 장치에서 잘 되던 제어가 더 큰 시스템에서도 그대로 통할지는 별도로 확인해야 해요. 이번 인수는 IBM이 다른 큐비트 방식과 함께 이런 공학 역량을 확보한 움직임으로 읽을 수 있습니다. 다만 실제 연구 성과가 얼마나 빨라질지는 아직 결과로 나와 있지 않습니다.
한 회사가 두 방식을 연구한다고 두 종류의 큐비트가 하나의 칩에 합쳐졌다는 뜻도 아닙니다. 이번 발표에는 그런 혼합 칩의 시연이나 새로운 성능 수치가 없습니다.
인수 완료와 양자컴퓨터 완성은 다른 소식입니다
IBM은 7월 23일 HRL 인수 계약을 발표했고, 이번에 거래를 마쳤습니다. 이전 소유주였던 보잉과 GM은 앞으로도 협력할 예정입니다. 인수 가격은 공개하지 않았습니다. 독립 매체인 거브콘와이어도 거래 종결과 기술 포트폴리오 확대를 확인했지만, 새 양자칩을 시험한 보도는 아닙니다.
IBM이 언급한 2029년 스타링 역시 오류를 견디며 계산하는 양자컴퓨터를 만들겠다는 목표입니다. 인수 완료를 그 목표가 이미 달성됐다는 증거로 볼 수는 없어요.
다음에 눈여겨볼 것은 양쪽 연구진이 어떤 공정이나 제어 결과를 내놓는지, 그리고 장치를 키웠을 때 오류와 연결 문제가 실제로 얼마나 개선되는지입니다. 이번 거래에서 확인된 것은 연구와 제조 역량의 확대입니다. 양자컴퓨터의 성능이 실제로 얼마나 좋아지는지는 앞으로 나올 연구 결과로 판단해야 합니다.