IBM, 120큐빗 양자칩 '나이트호크' 공개…연산 30% 더 강해졌다

IBM이 더 복잡한 양자 프로그램을 안정적으로 구동하기 위해 설계된 차세대 양자 하드웨어를 공개하며 양자 컴퓨팅 기술 주도권 강화에 나섰다. IBM은 프리미엄 및 플렉스 클라우드 고객을 대상으로 새로운 120큐빗 프로세서인 '나이트호크(Nighthawk)'와 기존 '헤론(Heron)' 시스템 업그레이드 버전에 대한 조기 액세스를 시작했다고 밝혔다. 이번에 공개한 양자컴퓨터는 시스템 신뢰성과 점진적인 성능 향상에 초점을 맞췄다. 나이트호크 기반 첫 양자 처리 장치(QPU)인 'IBM 마이애미'는 IBM이 지금까지 선보인 프로세서 중 가장 진보된 설계를 자랑한다. 120개 초전도 큐빗이 격자 형태로 배열되어 있으며 이들을 연결하는 218개 가변 결합기를 탑재했다. 이는 기존 헤론 프로세서 대비 연결성을 20% 이상 향상시켜 큐빗 간 상호작용 밀도를 크게 높였다. IBM은 "더 촘촘해진 연결성을 바탕으로 사용자는 이전 하드웨어보다 약 30% 더 복잡한 회로(양자 연산 시퀀스)를 실행할 수 있다"며 "특히 양자 속도 향상 핵심인 2큐빗 게이트 연산을 최대 5천개까지 수행하면서도 오류율을 급격히 증가시키지 않는 것이 특징"이라고 설명했다. 안정성 지표인 큐빗 에너지 완화 시간(T1) 역시 약 350마이크로초(µs)를 기록하며 개선된 성능을 보였다. 긴 결맞음 시간은 노이즈가 결과에 영향을 미치기 전에 큐빗이 정보를 더 오랫동안 유지할 수 있게 해 준다. 다만 나이트호크는 현재 탐색적 시스템 단계로 일부 제약 사항이 존재한다. 시스템 튜닝이 진행 중임에 따라 기본 반복 시간이 250마이크로초에서 4밀리초(ms)로 늘어났으며, 중간 측정 결과에 따라 프로그램이 적응하는 '동적 회로' 기능은 아직 지원되지 않는다. IBM은 테스트가 진행됨에 따라 이러한 제한 사항을 개선해 나갈 예정이라고 덧붙였다. 나이트호크와 함께 공개된 업그레이드 버전 헤론 r3 프로세서 'IBM 보스턴'은 현재 IBM 시스템 중 가장 강력한 성능을 보여준다. 100큐빗 전반에 걸쳐 약 2.15×10⁻³의 2큐빗 오류율을 기록했으며 큐빗 쌍 다수가 10⁻³ 미만의 낮은 오류율로 작동하는 것이 확인됐다. 낮은 오류율은 긴 회로를 실행하고 향후 오류 수정 기술을 적용하는 데 있어 필수적인 요소다. IBM은 나이트호크 시스템을 광범위하게 제공할 계획이다. 또 향후 몇 년간 회로 깊이를 꾸준히 늘려가는 로드맵을 제시했다. 계획에 따르면 IBM은 ▲2026년 말 7천500개 ▲2027년 1만개 2큐빗 게이트 처리를 목표로 하고 있다. 특히 2028년에는 장거리 결합기를 활용해 1천개 이상 큐빗으로 연결을 확장함으로써 최대 1만5천개 2큐빗 게이트를 지원하는 나이트호크 기반 시스템을 선보일 전망이다. IBM 관계자는 "이번 나이트호크와 헤론 출시는 양자 기계를 단계적으로 확장하려는 의지를 반영했다"며 "앞으로도 하드웨어 복잡성을 수용하면서도 오류를 통제할 수 있는 기술 개발에 매진할 것"이라고 전했다.