마이크로소프트는 차세대 토폴로지 양자 칩 마요라나 2(Majorana 2)를 출시했다. 마이크로소프트는 지난해 자사 최초의 토폴로지 양자 프로세서 마요라나 1에서 획기적인 발전을 이루었다고 발표했지만, 관련 주장은 물리학계에서 즉시 의심과 논쟁을 불러일으켰다. 이번에 공개된 마요라나2는 로드맵의 다음 단계로 꼽힌다. 마이크로소프트는 큐비트의 안정성과 수명을 향상시키기 위해 재료 시스템과 장치 구조 모두에서 대대적인 업그레이드를 진행했다고 밝혔습니다.
양자 컴퓨팅의 기본 정보 단위는 큐비트(qubit)로, 이는 기존 컴퓨터의 이진 비트와 유사하지만 동시에 여러 중첩 상태에 있을 수 있습니다. 이론적으로는 특정 유형의 컴퓨팅 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 마이크로소프트는 마요라나 2의 큐비트 신뢰성이 이전 세대에 비해 약 1000배 향상됐다고 밝혔다. 이 지표는 확장 가능하고 실용적인 양자 컴퓨팅을 향한 주요 임계값 중 하나로 간주됩니다.
Microsoft Quantum Hardware Division의 기술 펠로우이자 기업 부사장인 Chetan Nayak은 Majorana 2를 만들기 위해 팀이 장치에서 보다 안정적인 토폴로지 위상을 얻는 것을 목표로 Majorana 1에 사용된 재료 스택을 재구성했다고 말했습니다. 차세대 칩에서는 마요라나 1에 사용된 알루미늄 초전도 물질을 납으로 대체하고, 반도체 활성 영역을 인듐비소와 안티몬화인듐의 조합으로 업그레이드해 전반적인 양자 성능을 향상시켰다.
재료 시스템이 업데이트된 후 큐비트 수명은 Microsoft가 표시하는 핵심 데이터 중 하나가 되었습니다. 알루미늄 기반 Majorana 1 칩에서 큐비트 수명 범위는 1~12밀리초에 불과합니다. Majorana 2에서는 큐비트 수명이 20초 이상으로 늘어나 안정성이 1,000배 이상 향상되었습니다. 마이크로소프트는 일부 큐비트가 1분보다 더 오래 지속된다고 밝혔는데, 이는 회사가 "실용적인 양자 컴퓨팅"을 향한 다음 단계의 발전을 지원하기에 충분하다고 생각합니다.
Nayak은 이러한 일련의 "빠른 발전"을 기반으로 Microsoft가 확장 가능하고 실용적인 양자 컴퓨터에 대한 전체 로드맵을 가속화하고 "목표 일정을 절반으로 단축"하고 있다고 말했습니다. 회사는 현재 2029년까지 토폴로지 큐비트를 기반으로 한 내결함성 프로토타입 양자 컴퓨터를 구현할 계획이며, 화학, 재료, 기후 등 분야에서 기존 컴퓨터가 도달할 수 없는 몇 가지 복잡한 문제를 극복하기를 희망하고 있습니다.
마이크로소프트가 마요라나 칩 개발 과정에서 내부적으로 사용했던 디스커버리(Discovery) 애플리케이션도 처음으로 외부에 공개했다는 점도 주목할 만하다. 공식 소개에 따르면 이 도구는 과학 연구 및 개발 프로젝트에 "에이전트 스타일" 워크플로우를 도입하여 재료 설계, 매개변수 검색 및 실험 계획과 같은 프로세스를 지원하는 데 사용됩니다. 현재 Discovery는 GitHub의 연구자에게 공개되어 있으며 사용자는 GitHub Copilot 계정을 통해 액세스하고 자신의 과학 연구 워크플로우에 통합할 수 있습니다.