하드웨어 3분 걸린 문제 14초 만에… 구글 양자컴퓨터, 中에 밀렸다

中 연구진, GPU 2304개로 컴퓨팅 시스템 개발
양자 컴퓨터 3분 걸리는 문제 14초 만에 해결
구글 "고전 컴퓨터로 양자 회로 능가는 불가능"

구글이 개발한 양자컴퓨터 '시커모어(Sycamore)'./구글

중국 연구진이 구글의 양자 컴퓨터보다 성능이 뛰어난 일반 컴퓨터 시스템을 개발했다. 이 컴퓨터는 많은 양의 그래픽처리장치(GPU)를 넣어 계산 속도와 에너지 효율성을 양자 컴퓨터를 뛰어넘는 수준으로 높였다.

오우양 완리(Wanli Ouyang) 중국 상하이인공지능(AI)연구소 교수 연구진은 GPU로 만든 대규모 컴퓨팅 시스템이 양자 컴퓨터보다 우월하다는 내용의 연구결과를 논문 사전 공개사이트 ‘아카이브(arXiv)’에 지난달 30일 발표했다.

연구진은 자체 개발한 고전 컴퓨터와 구글이 2019년 개발한 양자 프로세서 ‘시커모어(Sycamore)’의 성능을 비교했다. 구글 시커모어는 53큐비트 프로세서로, 기존 슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸리는 문제를 3분 20초 만에 계산한 것으로 유명하다. 이 계산을 완료하는 데에는 시간당 4.3㎾ 정도의 전기만 사용됐다.

기존 컴퓨터는 전자가 없거나 있는 것을 0과 1, 즉 1비트(bit) 단위로 표현한다. 이에 비해 양자컴퓨터의 단위는 0과 1 상태가 중첩된 큐비트이다. 일반 컴퓨터가 2비트이면 00, 01, 10, 11 네 가지 중 하나가 되지만, 2큐비트는 네 가지가 동시에 다 가능하다. 만약 큐비트가 300개라면 우주의 모든 원자 수보다 많은 2의 300제곱 상태가 가능해 컴퓨터 능력이 획기적으로 커진다.

중국 연구진이 개발한 시스템은 엔비디아의 A100 GPU 2304개로 제작한 고전적인 컴퓨터다. 앞서 연구팀은 2022년 GPU 512개를 사용해 구글이 풀어낸 문제를 15시간 만에 계산했다. 이번에 만든 컴퓨터 시스템은 같은 계산을 단 14.22초 만에 완료했다. 문제를 해결하는 데 들어간 전력은 시간당 2.39㎾에 불과했다.

연구진은 이 컴퓨팅 시스템의 에너지 우월성을 증명하기 위한 실험도 진행했다. 새로 개발한 시스템에 시간당 0.29㎾의 전력만 소비한 결과, 17초 만에 계산을 완료할 수 있었다. 연구진은 “양자 시스템의 우월성은 빠른 계산과 높은 에너지 효율성을 자랑하지만, 새로 개발한 고전적 컴퓨터는 속도와 에너지 면에서 모두 우수한 성과를 보였다”고 강조했다.

구글은 중국 연구진의 연구결과에 의견을 제시하지는 않으면서도 양자 컴퓨터 기술은 빠르게 개선될 것이라고 설명했다. 세르지오 보익소(Sergio Boixo) 구글 양자AI 부문 수석과학자는 과학 전문지 뉴사이언티스트에 “양자 기술은 기하급수적으로 빨리 개선된다”며 “(컴퓨터 분야에서) 고전적인 접근 방식이 상당한 개선이 있었지만, 2022년 이후 개발된 양자 회로를 따라잡는 것은 불가능하다”고 말했다.

다만 학계에서는 중국 연구진의 고전적 컴퓨터가 양자 컴퓨터보다 우월하다는 주장은 다소 과하다는 지적도 있다. 크리스토퍼 먼로(Christopher Monroe) 미국 메릴랜드대 물리학과 교수는 “양자 컴퓨터는 일반 컴퓨터로 해결하지 못하는 문제를 계산할 수 있다는 장점이 있다”며 “여전히 컴퓨팅 분야에서 양자 컴퓨터는 귀중한 도구”라고 지적했다.