기존 컴퓨터보다 최대 1억 배 빠른 연산 처리 속도를 자랑하는 양자컴퓨터. 인간은 감히 따라잡을 수 없을 정도로 계산 속도가 빠르고, 계산 정확도도 완벽하다. 그런데, 사이언스데일리 보도에 따르면, 최근 미국 에너지부 산하 로스 앨러모스 국립연구소가 앞으로 양자컴퓨터의 계산 능력이 더 향상될 수 있다는 내용의 연구 논문을 발표했다.
양자컴퓨터에 대해
양자컴퓨터는 큐빗이라는 양자 구성요소로 구성됐다. 이 덕분에 강력한 성능을 자랑하는 최신 슈퍼컴퓨터가 처리하는 데 어려움을 겪는 작업도 척척 해결할 수 있다.
빠른 계산 속도 덕분에 대용량 데이터를 빠르게 분석할 수 있으며, 비트코인과 같은 암호화폐 채굴을 위한 계산 작업도 식은 죽 먹기가 된다. 또한, 약품 개발 등 다양한 분야에서 각종 기술적, 과학적 혁신을 가져다줄 것으로 기대된다.
로스 앨러모스 국립연구소의 VFF 알고리즘
로스 앨러모스 국립연구서 소속 컴퓨터 통계 과학자인 앤드류 손보거(Andrew Sornborger) 박사는 논문에 "그동안 양자컴퓨터는 일관성이라는 양자의 특성을 활용하기 전까지 계산 작업을 수행하는 시간이 제한적이었다"라고 게재했다.
이어, 그는 "로스 앨러모스 국립연구소의 연구팀이 개발한 새로운 알고리즘인 VFF(Variational Fast Forwarding) 알고리즘을 활용한다면, 양자컴퓨터의 문제 처리 속도는 기존에는 불가능했던 수준으로 매우 빨라질 것"이라고 덧붙였다.
VFF 알고리즘은 클래식 컴퓨팅과 양자컴퓨팅의 특성을 결합한 하이브리드이다. 제대로 정의된 수학적 정리에서는 임의적 양자 시뮬레이터의 정확한 계산을 위해 빠른 계산을 배제한다. 그러나 연구진은 일시적으로 사소한 계산 오류도 허용하여 문제를 해결했다.
그 결과, 최근 VFF 알고리즘을 활용해 수차례 진행한 양자 시뮬레이션에서 양자컴퓨터가 수 초 이내로 문제를 해결할 수 있는 잠재적인 가능성이 입증됐다.
손보거 박사는 "막대한 양의 양자 시뮬레이션을 동시에 실행할 수 있는 양자 서킷을 개발하기 위해 머신러닝을 활용했다. 그 결과, 양자 시뮬레이터가 양자의 일관성이 사라지기 전, 완료할 수 있는 빠른 단일 작업을 수행하며 일련의 계산을 대체했다"고 설명했다.
한편, 로스 앨러모스 국립연구소는 향후 VFF 알고리즘의 한계를 연구할 계획이다. 이 과정에서 큐빗의 개수를 늘리고, 시스템의 속도를 어느 정도로 향상시킬 수 있는지 확인햘 예정이다.
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