Google, Willow 프로세서로 magic state cultivation 시연… 오류 40배 감소

Google Quantum AI가 Willow 프로세서에서 magic state cultivation 기술의 실용성을 입증했다. 이 기술은 미처리 상태 대비 오류를 약 40배 줄인다. Science에 게재된 이번 연구는 범용 양자 컴퓨팅의 핵심 병목 현상을 해결한다. 기존에는 고품질 오류 보정 magic state 생성에 양자 컴퓨터 용량의 최대 **95%**가 소모됐다.

Magic State 병목 현상 극복

2004년부터 magic state는 고전 컴퓨터를 넘어선 양자 프로그램 실행에 필수적이지만, 생성 과정이 자원 집약적이며 재사용이 불가능했다. Craig Gidney, Noah Shutty, Cody Jones가 2024년 개발한 Google의 접근법은 cultivation을 필터로 활용한다. 잡음이 있는 상태를 칩의 작은 영역에 주입하고 조율된 측정을 수행해 결함 있는 시도를 제거하고, 극도로 순수하고 오류가 낮은 양자 상태를 성장시킨다.

기술적 과제와 해결책

이론 구현에는 상당한 엔지니어링 혁신이 필요했다. 연구 과학자 Emma Rosenfeld는 초기 데이터 이상 원인이 측정 기준을 방해하는 전기 장비의 드리프트와 온도 변동임을 확인했다. 팀은 추가 시스템 제어를 도입하고, cultivation 자체를 측정하는 새로운 벤치마킹 기법을 발명해 이를 해결했다. 이를 통해 양자 계측 분야의 최신 기술을 달성했으며, T-states에서 기록적인 논리적 충실도 **99.99%**를 구현했다.

향후 전망

연구팀은 color codes와 surface codes의 호환성도 입증했다. distance-3 color code에서 distance-5 surface code로 상태를 성공적으로 이식했다. 실용적인 양자 컴퓨팅을 위해 더 대규모 시연이 필요하지만, 이번 연구는 실제 하드웨어에서 효율적인 magic state 생성이 가능함을 증명했다. 이는 Google이 유용한 오류 보정 양자 컴퓨터 구축에 한 발 더 다가섰음을 의미한다.