세계 양자컴퓨터 기술 발전의 신호탄이 울렸습니다.
퀀티뉴엄(Quantinuum) 이 자사의 양자컴퓨터 H2-2를 활용해 수학계 난제 중 하나인 존스 다항식(Jones Polynomial) 계산에 성공했습니다.
이는 양자컴퓨터가 단순 성능평가를 넘어, 실제 복잡한 수학 문제를 다룰 수 있다는 가능성을 실험적으로 입증한 세계 첫 사례로 기록됩니다.
🧩 퀀티뉴엄이 풀어낸 수학 난제 '존스 다항식'이란?
존스 다항식은 매듭 이론(knot theory)에서 매듭의 특성을 구별하는 데 사용되는 수학적 도구입니다.
DNA 구조 분석, 물리학, 생물학 등 다양한 분야에서 활용되지만, 교차점이 많아질수록 계산 난이도가 기하급수적으로 증가합니다.
특히, 이 문제는 컴퓨터 과학에서 ‘#P-하드(#P-hard)’로 분류될 정도로, 고전 컴퓨터로는 실용적인 시간 내 계산이 사실상 불가능합니다.
하지만 퀀티뉴엄은 이번에 600개 교차점을 가진 복잡한 매듭의 존스 다항식을 실제 양자 하드웨어를 통해 계산해냈습니다.
🚀 양자컴퓨터 H2-2로 실현한 '진짜 문제' 풀이
퀀티뉴엄은 논문 'Less Quantum, More Advantage' 를 통해 매듭의 교차 패턴을 양자 연산 시퀀스로 변환하는 새로운 알고리즘을 소개했습니다.
이를 H2-2 양자컴퓨터에 적용해 16개의 큐비트와 340개의 2-큐비트 양자 게이트를 활용해 계산을 수행했습니다.
여기에는 다양한 에러 완화 기술이 동원됐습니다.
- 피보나치 기반 상태 제한(Fibonacci-based State Restriction) : 유효하지 않은 계산 상태 제거
- 켤레 트릭(Conjugate Trick) : 위상 오류 감소
- 비피보나치 오류 검출(Non-Fibonacci Error Detection) : 비정상 상태 검출 및 배제
이러한 기법을 통해 고전 컴퓨터 기반 텐서 네트워크 알고리즘과 비교할 때, 시간·메모리·에너지 사용 면에서 양자컴퓨터의 우위를 정량적으로 입증했습니다.
특히, 매듭 교차점 수가 2400~3000개를 넘을 경우, 양자 알고리즘이 고전 방식보다 훨씬 효율적임이 확인되었습니다.
🔍 기존 양자우월성과의 차이
지금까지 알려진 양자우월성 실험들은 주로 ‘특수한 샘플링 문제’에 집중되어 있었습니다.
반면, 퀀티뉴엄의 이번 연구는 실제 수학적 의미가 큰 문제를 대상으로 했다는 점에서 차원이 다릅니다.
이는 향후 양자컴퓨터가 이론적 실험 수준을 넘어, 과학, 의학, 금융 등 다양한 분야에 실질적으로 적용될 수 있음을 보여준 첫 걸음입니다.
🔐 암호화폐 보안, 금융시장에도 큰 영향
이번 성과는 암호화폐 보안과 금융시장에도 중대한 의미를 가집니다.
- 암호화폐: 비트코인, 이더리움 등이 사용하는 RSA, ECC 암호가 양자컴퓨터에 취약하므로, 양자 내성 암호(Post-Quantum Cryptography) 전환이 가속될 전망입니다.
- 금융시장: 복잡한 금융 리스크 모델링, 최적화 문제 등을 양자컴퓨터가 처리할 수 있게 되면, 금융기관의 경쟁력에도 큰 변혁이 일어날 수 있습니다.
🔮 퀀티뉴엄의 다음 계획
퀀티뉴엄은 올해 말 차세대 양자컴퓨터 '헬리오스(Helios)' 출시를 예고했습니다.
더 많은 큐비트와 정교한 회로를 바탕으로, 기존에는 다룰 수 없었던 수준의 복잡한 매듭 문제도 실용적으로 계산할 수 있을 것으로 기대됩니다.
콘스탄티노스 메이차네치디스 과학 제품 개발 책임자는 다음과 같이 밝혔습니다.
"이번 연구는 단순한 양자 속도 시연이 아니라, 양자컴퓨터가 실제 수학 문제를 계산할 수 있음을 보여주는 첫 단계입니다. 이제 양자컴퓨터가 진짜 문제를 풀기 시작했습니다."
✅ 관련 링크
키워드: 퀀티뉴엄, 양자컴퓨터, 존스 다항식, 매듭이론, 양자 알고리즘, 양자컴퓨팅, 암호화폐 보안, 양자 내성 암호, 금융시장 혁신, Quantinuum, 양자우월성