구글은 양자컴퓨터의 가장 큰 약점으로 꼽히는 계산 오류 문제를 줄이기 위해 꾸준히 기술을 다듬고 있습니다. 앞서 공개한 양자 칩 윌로에서도 이런 방향이 뚜렷했는데, 최근에는 오류를 더 효율적으로 잡을 수 있는 새 방식까지 추가로 선보였습니다.
양자컴퓨터는 일반 컴퓨터와 다르게 큐비트를 이용해 계산합니다. 큐비트는 여러 상태를 동시에 다룰 수 있어 매우 강력하지만, 주변 환경의 작은 흔들림에도 쉽게 영향을 받아 계산이 틀어질 수 있습니다. 그래서 실제 계산에서는 큐비트 하나만 믿지 않고, 여러 큐비트를 묶어 서로 결과를 확인하게 만듭니다. 이렇게 하나의 계산 단위처럼 움직이도록 구성한 묶음을 논리 큐비트라고 볼 수 있습니다.
이 논리 큐비트를 안정적으로 만들기 위한 대표 구조가 바로 표면 코드입니다. 쉽게 말하면, 여러 실제 큐비트를 일정한 배열로 연결해 오류를 찾아내기 좋게 만든 틀입니다. 구글은 기존에 사각형 격자 형태의 표면 코드를 활용해 왔고, 이 구조를 크게 만들수록 오류를 잡는 능력도 좋아진다고 설명해 왔습니다. 즉, 참여하는 큐비트 수가 많아질수록 서로 비교하고 확인하는 과정이 더 촘촘해지는 셈입니다.
이번에 구글이 내놓은 핵심은 동적 표면 코드입니다. 이전처럼 하나의 고정된 구조만 쓰는 것이 아니라, 상황에 맞게 구조를 바꾸거나 여러 방식을 골라 적용해 오류 정정 성능을 더 끌어올리겠다는 개념입니다. 구글은 이 방식 안에서 육각형 회로, 워킹 회로, 아이 스왑 회로라는 세 가지 구조를 제시했습니다.
세 구조는 각각 장점이 다릅니다. 육각형 회로는 연결 수를 줄여 회로를 단순하게 만드는 데 유리하고, 워킹 회로는 계산과 직접 관련 없는 오류를 줄이는 데 초점을 둡니다. 아이 스왑 회로는 특정한 두 큐비트 연동 방식을 더 유연하게 쓸 수 있도록 돕습니다. 한마디로, 한 가지 틀만 고집하지 않고 목적에 따라 더 잘 맞는 방식을 고를 수 있게 했다는 점이 중요합니다.
특히 눈에 띄는 것은 육각형 구조입니다. 기존 사각형 배열에서는 큐비트 하나가 주변의 여러 큐비트와 더 복잡하게 연결되지만, 육각형 배열에서는 연결 관계를 더 단순하게 설계할 수 있습니다. 이런 단순화는 양자 칩 설계와 제작 과정에도 도움이 될 수 있습니다. 구글은 실험에서 이 육각형 방식이 기존 사각형 방식보다 오류를 억제하는 성능을 약 15퍼센트 높였다고 설명했습니다.
정리하면, 구글은 양자컴퓨터를 실제로 쓸 수 있는 수준으로 끌어올리기 위해 단순히 성능만 높이는 것이 아니라, 오류를 얼마나 안정적으로 줄일 수 있는지에 집중하고 있습니다. 이번 동적 표면 코드는 같은 목표를 향해 한 단계 더 나아간 결과로 볼 수 있습니다. 앞으로는 큐비트 수를 늘리는 경쟁만이 아니라, 어떤 구조로 더 똑똑하게 묶고 관리하느냐가 양자 기술 경쟁의 중요한 기준이 될 가능성이 큽니다.