AWS의 오셀롯 칩, 큐비트에 오류 저항성을 내장해 보정 비용 최대 90% 절감

2025년 2월, 아마존은 불과 몇 달 사이에 퀀텀 칩을 발표한 세 번째 기술 대기업이 되었으며, 슈뢰딩거의 고양이에서 이름을 딴 이른바 고양이 큐비트(cat qubit)를 기반으로 한 프로토타입인 오셀롯(Ocelot)을 공개했다. 목표는 양자 컴퓨팅의 가장 큰 걸림돌 중 하나인, 열과 진동, 휴대폰과 와이파이에서 나오는 전자기 간섭, 심지어 우주선까지 원인이 되는 오류다.

프랑스 기업 앨리스 & 밥(Alice & Bob)이 개척한 기술인 고양이 큐비트는 주변에서 보정 비용을 치르는 대신 큐비트 자체의 설계에 오류 저항성을 내장하는 방식으로 작동한다. 오셀롯은 14개의 핵심 구성 요소 가운데 5개의 고양이 큐비트를 갖추고 있으며, 아마존은 이 칩이 현재 접근법 대비 오류 보정 비용을 최대 90%까지 절감할 수 있다고 말한다. 연구 결과는 네이처(Nature)에 게재되었으며, 인리아(Inria)의 마즈야르 미라히미(Mazyar Mirrahimi)는 오셀롯을 하드웨어 효율적인 결함 허용 양자 계산을 향한 중요한 진전이라고 평가했다.

이번 발표는 업계의 전환점 한가운데에 있다. 발표 전 사전 브리핑을 받은 IDC 연구 매니저 헤더 웨스트(Heather West)는 이 성과를 돌파구라기보다는 진전이라고 불렀으며, 업계가 큐비트 수를 세는 것에서 시스템을 대규모로 사용 가능하게 만드는 것으로 이동하고 있다고 지적했다. 이는 곧 기계 내부에서 오류 보정을 해결해야 한다는 뜻이다. 영국 국립 양자 컴퓨팅 센터(National Quantum Computing Centre)의 소장 마이클 커스버트(Michael Cuthbert)는 칩 크기, 에너지 소비, 시스템 복잡성에서 막대한 부담 없이 오류 보정을 가능하게 하는 메커니즘을 환영했다.

AWS의 최종 목표는 양자 컴퓨팅을 클라우드 서비스로 제공하고, 그것을 아마존 자체 물류에 겨냥하는 것이다. AWS 센터의 오스카 페인터(Oskar Painter)는 글로벌 물류 최적화에서 1%의 개선이 큰 금액의 가치가 있으며, 양자 컴퓨팅이 이를 더 효과적이고 실시간으로 제공할 수 있다고 언급했다. 시기에 관해서 그는 이제 유용한 기계까지 약 10년이라는 '공격적인 일정'이 점점 현실적으로 느껴진다고 말하며, 5년 전이라면 20년 또는 30년이라고 했을 것이라고 덧붙였다.

하드웨어의 병목을 공격한다: 고양이 큐비트는 오류에 본래적으로 저항하도록 설계되어, 결함 허용이 막대한 추가 큐비트 비용을 치르지 않게 된다.

오류 보정은 양자 확장의 병목 지점이므로, 이를 큐비트 내부에서 공격하는 것은 업계의 진짜 병목을 공격하는 것이다.

오류 저항성을 하드웨어에 내장하는 것은 보정 부담을 설계와 맞바꾸는 일이다 — 아마존 자체 추정으로 최대 90% 더 저렴하다.

AWS에는 내장된 첫 고객이 있다: 자체 글로벌 물류 네트워크로, 여기서 1%의 최적화만으로도 큰 금액의 가치가 있다.

결함이 주변을 덧대어 고치기에 파괴적일 때는, 결함이 거의 발생하지 않도록 구성 요소를 재설계하라 — 오류 저항이 오류 보정을 이긴다.

이 연구는 네이처에 게재되었으며, 전문가들은 방향성에는 지지를 보내면서도 확장이 여전히 어렵다고 경고한다 — 페인터도 오늘날의 실험적 시스템을 확장하는 것이 쉽지 않을 것이라는 점에 '100%' 동의했다. 같은 분기에 마이크로소프트와 구글이 실험적 칩을 발표했으며, 업계는 큐비트 수에서 오류 보정으로 중요한 척도를 전환하고 있다.