양자컴퓨터 첫 시뮬레이션 성공， 실용화에 중요한 한 걸음

과학기술일보 베이징(北京) 8월 31일,  최근 영국 '뉴사이언티스트' 홈페이지에 따르면 구글 연구진이 처음으로 양자컴퓨터를 통해 화학반응을 시뮬레이션하는 데 성공했다고 보도했다.간단한 반응이지만 양자컴퓨터를 실용화하는 데 중요한 한 단계라는 것이다. 미래에 과학자들이 양자 시뮬레이션을 통해 새로운 화학물질을 개발할 수 있도록 하는 날이 올지도 모른다. 이상 모든 관련 연구는 사이언스 최신호에 발표됐다.

원자나 분자는 양자역학에 의해 제어되는 시스템이기 때문에 양자컴퓨터는 이들을 정밀 시뮬레이션하는 데 최적의 도구가 될 수 있다고 연구진은 설명했다.양자 컴퓨터는 양자 비트를 사용해 정보를 저장하고 계산을 수행하지만 큰 원자나 화학반응을 시뮬레이션하는 데 필요한 정도까지는 도달하기 어려웠다.

가장 최근의 연구는 구글팀이 이 회사의 시카모어 프로세서를 사용해 처음으로 화학 반응에 대해 정확한 양자 시물레이션을 한 것이다. 바로 질소원자 2개와 수소원자 2개로 구성된 디질소노이드 분자의 이성화 반응이다. 이 양자 시뮬레이션은 연구자들이 전기 계산기에서 진행하는 시뮬레이션과 맞아떨어져 이들의 연구를 뒷받침해 준다.

논문 통신작가 라이언 바부시는 "이 같은 반응은 상대적으로 기초가 될 수 있고, 양자컴퓨터를 이용한 시뮬레이션이 필요하지는 않지만, 현재의 양자 알고리즘은 실험 예측에 필요한 정도까지 정확할 수 있는 양자 계산의 큰 걸음으로 입증됐다"고 말했다. 그는 이 알고리즘을 확장하면  좀 더 복잡한 반응을 시뮬레이션할 수 있다고도 했다.언젠가는 양자 시뮬레이션으로 새로운 화학물질을 개발할 수 있게 됐다.

시카모어의 '첫 쇼'가 아니었다.2019년 10월 네이처지에 따르면 사이카모어는 현재 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터를 1만 년 만에 완성하는 계산을 200초 만에 달성해 양자 패권(quantum supremacy)을 달성했다.

'양자 패권'은 미국 캘리포니아공대 물리학자인 존 프리스킬이 처음으로 제기한 명사다. "메모리통신 대역폭이 기하급수적으로 증가한 뒤 양자컴퓨터가 전통적인 수퍼컴퓨터가 갖지 못한 능력을 갖게 됐다"라는 뜻을 내포하고 있다. 예를 들면 화학재료학에서 분자 구조를 시뮬레이션하고 암호학을 처리하고 기계 학습 등의 문제를 다룰 때 사용할 수 있다.
 
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