구글 세계에서 처음으로 실증한 "양자초월성"에 IBM이 반론, 양자 컴퓨터는 시뮬레이트 할 수 있는가?

 

 

 

구글 세계에서 처음으로 실증한 "양자초월성"에 IBM이 반론, 양자 컴퓨터는 시뮬레이트 할 수 있는가?

 

 

 

2019년10월23일에 구글이 "양자 컴퓨터가 마침내 종래의 컴퓨터(고전 컴퓨터) 계산 능력을 상회한 것을 확인할 수 있었다"라고 하는 양자초월성을 발표했습니다. 그러나, 논문이 발표되는 2일전에 양자 컴퓨터 연구 분야에 있어서 Google 라이벌 IBM이 'Google은 양자초월성을 실증 되지 않았다'라고 바로 부정했습니다. 이것을 받아, 컴퓨터 과학자 Scott Aaronson 씨가 IBM이 어떠한 점에서 반론을 한지를 해설했습니다.

 

 

 

Shtetl-Optimized » Blog Archive » Quantum supremacy: the gloves are off

 

 

 

2019년9월20일, 미국 항공우주국(NASA)이 구글 연구자에 의한 논문을 무심코 웹 사이트에 게재해버린 것을 계기로 'Google이 양자초월성을 실증했다'라고 하는 뉴스가 전세계를 여기저기 뛰어다녔습니다.

 

 

 

Shtetl-Optimized » Blog Archive » Scott’s Supreme Quantum Supremacy FAQ!

 

 

 

그리고, Google 논문은 사독된 뒤에서 2019년10월 23일자 학술지 "Nature"에 게재되었습니다. 그중에서, 양자 프로세서 Sycamore가, 오크리지 국립연구소 슈퍼컴퓨터인 Summit으로는 약 1만년 걸리는 태스크를 불과 3분20초로 해결했다고 Google은 보고했습니다.

 

 

 

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5

 

 

 

Google 발표에 대하여, IBM 양자 컴퓨팅 부문은 "On “Quantum Supremacy” (『양자초월성』에 대해서)"라고 제목을 붙인 기사를 공개. IBM은 '양자초월성이라고 하는 말의 본래 뜻을, 『고전 컴퓨터로는 해결불가능한 계산이 양자 컴퓨터로 해결가능해진다』라고 하는 것"이라고 진술하고, Summit으로도 해결할 수 있는 이상, Google이 Sycamore에 시킨 태스크의 내용이 이 조건을 만족시키지 않았다고 지적했습니다.

 

 

Quantum Computing Archives | IBM Research Blog

 

 

 

게다가 IBM은 '세계최속 슈퍼컴퓨터인 Summit으로는 1만년 걸린다'라고 한 Google의 추측을 부정. "슈뢰딩거 파인만 알고리듬"이라고 불리는 알고리즘을 사용하고, 53양자 비트의 양자상태 모두를 Summit 250petabyte나 있는 하드 디스크에 기록하면서 시뮬레이트하는 것으로, Summit으로도 같은 태스크를 불과 2.5일로 해결할 수 있다고 분석했습니다.

 

 

 

 

 

Scott Aaronson 씨에 의하면, 250petabyte라고 하는 용량은 양자상태 벡터를 모두 하드 디스크에 기록하기 위해서는 상당히 빠듯한 용량. 물론 이것은 어디까지나 이론적인 것이고, IBM은 이 시뮬레이션을 Summit으로 실행 하지는 않았습니다만, "Summit으로도 2.5일로 계산 가능함"이라고 하는 IBM의 분석은 대체로 맞는다고 Aaronson 씨는 봅니다.

 

한쪽에서 Aaronson 씨는 슈뢰딩거 파인만 알고리듬에 의해 Google 양자초월성이 부정될 것인가라고 하는 질문에 대하여는 '아니요. IBM이 반론에 올린 분석은 내가 지금까지 사용한 적이 있는 『양자초월성』이라고 하는 정의에는 맞지 않습니다'라고 대답했습니다. 처음부터 Google의 Sycamore는 주어진 태스크를 불과 3분20초로 해결한 시점으로, Summit보다도 1200배로 계산을 처리하게 된다고 Aaronson 씨는 지적했습니다.

또, 가령 53양자 비트 양자상태를 모두 Summit의 하드 디스크에 저장하는 방식으로 양자 컴퓨터에 육박했다고 한들, Google이 Sycamore의 양자 비트를 55개로 늘리면, 용이하게 Summit 스토리지 용량을 넘어버립니다. 그리고, 60개까지 늘리면 Summit가 33대 필요하고, 70개까지 늘리면 도시를 하나 다 채울 만큼의 Summit이 필요하게 됩니다. 물론, 양자 비트를 하나 늘리는 것은 이만저만한 것이 아닙니다만, 고전 컴퓨터의 계산 능력은 양자 컴퓨터에 따라 붙을 수 없게 되는 것을 압니다.

 

 

 

 

 

Aaronson 씨는 '양자초월성과 월면착륙과 같은 마일스톤이 아니고, 말하자면 전염병의 근절. 전염병은 한번 근절되어도 잠시동안은 부활과 근절을 되풀이합니다. 고전 컴퓨팅은 양자 컴퓨팅에 꺾어졌습니다만, 잠시동안은 양자 컴퓨팅에 반격이 가능한 상태입니다'라고 말했습니다.

컴퓨터 과학자 Boaz Barak 씨는 Aaronson 씨에 대하여 'IBM과 Google의 싸움은, 예전에 체스 세계 챔피언인 가리 카스파로프와 IBM 디프 블루 사이에 벌어진 승부를 닮았습니다. 카스파로프와 디프 블루의 승부는 치열한 싸움을 보이면서도, 최종적으로 인간측이 졌습니다'라고 이야기 했다고 합니다.

한편 "양자초월성" 개념을 최초에 제창한 캘리포니아 공과대학교 John Preskill 박사는, 과학계 미디어 Quanta Magazine에 맞춘 칼럼에서 'Google의 보고가 진실이다고 가정하면, 이것은 실험 물리학에 있어서의 현저한 성과입니다'라고 높게 평가한 뒤에서 'Google팀이 양자 컴퓨터로 해결한 문제는 양자 컴퓨터의 우위성을 실증하기 위해서 신중하게 선택된 것이며, 실용적이고 관심이 높은 문제가 아닙니다'라고 말했습니다.

 

 

John Preskill Explains ‘Quantum Supremacy’ | Quanta Magazine