마이크로소프트(MS)의 양자칩 '마요라나1'

마요라나1

 

1. 마이크로소프트의 양자칩 '마요라나 1'

 

마이크로소프트는 2025년 2월 20일, 세계 최초로 토포컨덕터(Topological Conductor) 기반의 양자 프로세서인 '마요라나 1(Majorana 1)'을 공개했습니다. 이 프로세서는 양자 컴퓨팅 상용화에 새로운 이정표를 세웠으며, 수년 내에 다양한 산업 및 사회적 문제 해결에 기여할 것으로 기대됩니다.

 

2. 토포컨덕터와 마요라나 1의 기술적 특징

 

'마요라나 1'은 마이크로소프트가 개발한 토폴로지 코어(Topological Core) 아키텍처를 기반으로 설계되었습니다. 손바닥 크기의 이 프로세서는 단일 칩에 100만 개 이상의 큐비트(Qubit)를 집적할 수 있는 확장성을 갖추고 있으며, 하드웨어 수준에서 오류 저항성을 갖춘 내결함성(fault-tolerant) 구조로 안정적인 양자 연산을 지원합니다. 또한, 디지털 방식으로 큐비트를 제어하여 신뢰성을 높였습니다.

 

이러한 혁신의 핵심은 '토포컨덕터'라는 새로운 물질에 있습니다. 마이크로소프트 연구진은 반도체인 인듐비소와 초전도체인 알루미늄을 원자 단위에서 정밀하게 결합하여 토포컨덕터라는 새로운 재료 스택을 제작했습니다. 토포컨덕터는 극저온에서 토폴로지 초전도성을 유지하며, 고체·액체·기체와는 다른 토폴로지 상태를 형성합니다. 특히, 이 물질은 새로운 양자 입자인 마요라나 입자(Majorana particle)를 관찰하고 제어함으로써 초소형·초고속·고안정 큐비트를 생성하는 데 활용될 수 있습니다.

 

3. 연구 성과와 학계 인정

 

이번 연구 결과는 세계적인 과학 저널인 '네이처(Nature)'에 동료 평가를 거쳐 게재되었습니다. 논문에서는 마이크로소프트 연구진이 토폴로지 큐비트의 독특한 양자 특성을 구현하고, 이를 정밀하게 측정하는 방법을 소개했습니다. 특히, 토포컨덕터가 무작위적 방해로부터 양자 정보를 효과적으로 보호하는 마요라나 입자를 생성할 수 있으며, 마이크로파 측정을 통해 해당 정보를 신뢰성 있게 판독할 수 있다는 점이 강조되었습니다.

 

4. 미래 전망과 응용 분야

 

마이크로소프트는 '마요라나 1'을 통해 양자 컴퓨터가 재료 과학, 의료 및 생명 과학, 기후 변화 대응, 지속 가능한 에너지 연구 등 다양한 산업과 연구 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대하고 있습니다. 예를 들어, 금속의 부식이나 균열 원인을 분석하여 스스로 복구하는 신소재를 개발하거나, 미세 플라스틱을 무해한 물질로 분해하는 촉매를 찾는 데 활용될 수 있습니다. 또한, 효소의 작용을 정밀하게 분석하여 더 효과적인 치료제나 친환경 농업 기술을 개발하는 데 기여할 수 있습니다.

 

체탄 나약(Chetan Nayak) 마이크로소프트 퀀텀 하드웨어 부사장은 "마이크로소프트는 18개월 전부터 양자 슈퍼컴퓨터로 가는 로드맵을 제시했으며, 이번에는 세계 최초로 토폴로지 큐비트를 공개하며 두 번째 이정표를 달성했다"고 밝혔습니다. 그는 또한 "백만 큐비트 규모로 확장 가능한 양자 컴퓨터는 단순한 기술적 성취를 넘어, 전 세계가 직면한 가장 복잡한 문제를 해결할 수 있는 열쇠"라며, "이 기술이 실현되면 자가 치유 소재, 지속 가능한 농업, 더 안전한 화학 물질 개발 등 다양한 혁신이 가능해질 것"이라고 강조했습니다.

 

한편, 마이크로소프트는 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 서비스 플랫폼인 '애저 퀀텀(Azure Quantum)'을 통해 기업과 연구기관이 과학적 연구를 발전시킬 수 있도록 지원하고 있습니다. 이를 통해 양자 컴퓨팅 기술의 상용화와 실질적인 응용을 가속화하고자 합니다.

 

요약하자면, 마이크로소프트의 '마요라나 1' 양자 프로세서는 토포컨덕터라는 혁신적인 물질을 기반으로 설계되어, 단일 프로세서에 100만 개 이상의 큐비트를 집적할 수 있는 확장성과 안정성을 제공합니다. 이러한 기술적 진보는 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 것으로 기대되며, 양자 컴퓨팅 상용화의 중요한 전환점이 될 것입니다.