구글이 실제 하드웨어에서 '매직 스테이트'를 키워냈다 — 결함허용 양자컴퓨터에서 가장 비싼 부분이 싸졌다

구글 퀀텀 AI가 10월 15일 Science에, Willow 프로세서에서 매직 스테이트 컬티베이션을 실증했다고 보고했다. 이 기법이 실제 하드웨어에서 돌아간 건 처음이다. 연구진은 충실도 0.9999 이상의 매직 스테이트를 준비했고, 컬티베이션하지 않은 상태보다 오류가 약 40분의 1이었다. 대가는 시도 대부분을 버리는 것 — 약 8%만 남았다. 컬티베이션은 2024년 크레이그 기드니 등이 제안했다. 구글은 다음 단계가 더 큰 규모로 돌리는 것이고, 칩의 하드웨어 잡음을 절반으로 줄이면 매직 스테이트 오류가 훨씬 낮아질 것이라고 밝혔다. 트래커에 기록했다.

왜 중요한가

오류정정은 양자 정보를 보호하지만, 싸게 만들어주는 건 특정 연산 집합 — 클리퍼드 게이트 — 뿐이다. 돌릴 가치가 있는 모든 알고리즘은 비클리퍼드 게이트도 필요하고, 그걸 얻는 표준 방법은 아주 높은 품질의 특수 자원 상태, 즉 매직 스테이트를 넣어주는 것이다. 이 상태를 만드는 게 대부분의 결함허용 설계에서 가장 비싼 부분이었다. 기존 방식인 증류(distillation)는 큐비트로 된 큰 "공장"을 써서 잡음 섞인 상태 여럿을 깨끗한 소수로 졸여내고, 그 부담이 기계 하드웨어의 과반이라는 추정까지 있었다.

컬티베이션은 좋은 매직 스테이트를 그 자리에서 키우면서 계속 검사하고 실패한 시도는 버린다. 낮은 채택률 — 여기서는 8% — 을 큐비트의 큰 절약과 맞바꾼다. 이게 확장되면 쓸모 있는 결함허용 컴퓨터에 필요한 물리 큐비트 수가 상당히 줄고, 그건 구글만이 아니라 모든 회사의 로드맵 뒤에 있는 셈법을 바꾼다.

비례를 지킬 두 가지. 칩 하나에서의 부품 단위 결과이지 결함허용 컴퓨터가 아니고, 구글도 그렇게 말한다. 그리고 Science에 동료심사를 거쳐 실렸다 — 대부분의 "기록"이 회사 발표인 분야에서, 올해 더 믿을 만한 양자 결과 중 하나다. DARPA가 경쟁하는 여섯 방식을 정부 실물 시험으로 올린 지 일주일 뒤이기도 하다 — 이 분야에 독립적 확인이 두 방향에서 동시에 들어오고 있다.

관전 포인트

더 큰 코드 거리에서의 컬티베이션, 다른 하드웨어 플랫폼이 이를 재현하는지, 그리고 결함허용 알고리즘의 자원 추정치가 이 결과로 하향 조정되는지.