글쓴이 : SOONDORI
“아직도 활동하고 있었네?” 가물가물 기억 속 회사, 미국 알토 팔로 소재 디-웨이브(D-Wave)가 2년 전에 표제부 사진을 내걸며 말하기를…
“Happy Fun Fact Friday! Did you know that D-Wave’s Advantage #quantumcomputer is 10 feet tall?! You can access this giant at home through our Leap #quantumcloudservice and start using it today!”
본격적인 양자 컴퓨터는 아니고… 양자 어닐링(Quamtum Annealing)이라는 어떤 공학적 방법론으로, 양자 컴퓨터~스럽게 만든 시스템이다. 본연의 양자 컴퓨터 연구는, 완벽한 냉각 상태 유지와 만족할 만한 수량의 큐비트(Qbit) 확보, 그것의 완벽한 통제에 애를 먹고 있는 상황.
아무려나 Pseudo Quantum이든, Semi Quantum이든, 모든 게 ‘양자 컴퓨팅’을 향하고 있음. 그 끝에서 극강의 지능적 연산과 극강의 인공지능이 기다리고 있고. 말하자면, 언젠가는 만나게 될 운명. 그래서, 영화 매트릭스의 설계자, 영화 프로메테우스의 설계자도 만나게 될 것. 그리고, 영화 ‘Hitchhiker’s Guide to the Galaxy’의 ‘깊은 생각(Deep Thought)’도 다른 답을 줄 듯. ’42’가 아니라…
수십 년 내공 독수리 타법을 애용하는 사람과 ARM M0, M3, M4, M7 등 MCU와 DSP와 FPGA를 다루는 사람에게는… 그런 게 무섭지?
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구글의 양자 컴퓨터가 정신 없이 빠르다네?
진위를 따지던 시점(2014년)이라지만… D-큐브의 기술 전략을 가장 쉽게 설명하고 있는 어떤 인터넷 기사에서. (출처 : https://spectrum.ieee.org/how-dwave-built-quantum-computing-hardware-for-the-next-generation)
“…D-Wave는 최근 IEEE 응용 초전도 저널 2014년 6월호에 D-Wave One에서 D-Wave Two로 전환하면서 선택한 하드웨어 설계에 대해 설명했습니다 . 이러한 세부 사항은 연구자들이 기존 컴퓨터를 능가하는 실용적인 양자 컴퓨터를 개발하는 데 여전히 직면하고 있는 엔지니어링 과제를 보여줍니다. ( IEEE Spectrum의 D-Wave 성능 개요 는 2013년 12월호에 게재되었습니다.)
양자 컴퓨팅은 일반 컴퓨터로는 사실상 영원히 해결하지 못할 난제를 신속하게 해결할 수 있다는 가능성을 제시합니다. 정보를 1 또는 0의 비트로 표현하는 기존 컴퓨팅과 달리, 양자 컴퓨터는 1과 0을 동시에 가질 수 있는 양자 비트(큐비트)를 활용하여 여러 연산을 동시에 수행할 수 있습니다.
기존 컴퓨터 하드웨어는 디지털 정보의 1 또는 0을 표현하기 위해 “켜짐”과 “꺼짐”을 전환할 수 있는 실리콘 트랜지스터에 의존해 왔습니다. 이와 대조적으로, D-Wave의 양자 컴퓨팅 하드웨어는 미세한 전류가 흐르는 니오븀 금속 루프를 사용합니다. 루프를 반시계 방향으로 흐르는 전류는 위쪽을 향하는 미세한 자기장을 생성하고, 시계 방향으로 흐르는 전류는 아래쪽을 향하는 자기장을 생성합니다. 이 두 가지 자기장 상태는 1 또는 0에 해당합니다.
니오븀 루프는 20밀리켈빈(-273°C)의 극저온으로 냉각되면 초전도체가 됩니다. 이처럼 낮은 온도에서 전류와 자기장은 “중첩”이라는 기묘한 양자 상태에 도달하여 1과 0의 상태를 동시에 나타낼 수 있습니다. 이를 통해 D-Wave는 이러한 ” 초전도 큐비트 “를 양자 컴퓨팅 기계의 기본 요소로 사용할 수 있습니다. 각 루프에는 또한 얇은 절연층으로 분리된 두 겹의 초전도체 층인 조셉슨 접합이 여러 개 포함되어 있으며 , 이는 자기 펄스를 정확한 위치로 전달하는 스위치 역할을 합니다.
(▲ 초저온을 이야기헀는데 립-타이, 케이블 타이도 보이고 프린팅 라벨도 보이고… 10년 전에는 실로 아스라했다. 이러니까 사람들이 자꾸 고개를 갸우뚱했던…)
하지만 초전도 큐비트 들 과 그 연결 커플러(큐비트 간 정보 교환을 가능하게 하는 별도의 초전도 루프)만으로는 컴퓨팅을 수행할 수 없습니다. D-Wave는 처음에는 초전도 큐비트에 자기장을 인가하여 양자 상태를 제어할 수 있는 아날로그 제어 회선에 의존할 것이라고 생각했습니다. 그러나 개발 초기에는 프로그래밍 가능한 컴퓨터를 위해서는 큐비트당 최소 6~7개의 제어 회선이 필요하다는 것을 깨달았습니다. 힐튼은 이러한 설계 요건을 충족하기 위해서는 수천 개의 큐비트를 가진 더 강력한 기계를 궁극적으로 개발한다는 꿈이 “불가능한 엔지니어링 과제”가 될 것이라고 말했습니다.
해결책은 디지털-아날로그 플럭스 변환기(DAC) 형태로 제시되었습니다. 각 DAC는 인간 적혈구 크기 정도이며, 너비는 10마이크로미터입니다. 이 DAC는 제어 장치 역할을 하며 양자 컴퓨터 칩에 직접 탑재됩니다. 이러한 장치는 프로그래밍 가능한 자기 메모리 의 한 형태로 작동하여 주변 큐비트에 영향을 미치는 정적 자기장을 생성함으로써 제어 회선을 대체할 수 있습니다. D-Wave는 DAC를 디지털 방식으로 재프로그래밍하여 자기장의 “바이어스”를 변경할 수 있으며, 이는 양자 컴퓨팅 작업에 영향을 미칩니다…”
위 기사만 놓고 보면, 빈티지 <페라이트 자기 Core 메모리>의 동작이 연상된다. 아닌가?
* 관련 글 : 페라이트 링 코어 메모리와 UNIVAC 시스템
가만있자, 세상을 1과 0으로만 보려고 하니 해답 찾기가 늦어지는 것이 아닌가 싶기도 하다. 인간과 동물과 식물, 물리 법칙 등 모든 게 아날로그 세상에 속해 있는데… “뉴런의 미세 화학작용을 의사 모방하는, 신호가 끝어지지 않는 미세 가변저항 수천억 개, 수경 개로 만든 것은 읍나?”
