인텔, 한층 진화한 '호스 리지' 공개…양자 컴퓨팅 개발 속도

[아이뉴스24 서민지 기자] 인텔이 지난해 업계 최초로 극저온을 이용한 양자 제어 칩 '호스 리지'를 선보인 데 이어 진화된 2세대 칩을 선보였다. 기존 양자 시스템의 최대 장애물로 꼽히는 '확장성'을 개선한 것으로, '꿈의 기술'로 불리는 양자 컴퓨팅 개발에 속도를 내는 모습이다.

인텔은 4일 '인텔 랩스 데이' 온라인 행사를 통해 2세대 극저온 제어 칩인 호스 리지Ⅱ를 공개했다.

앞서 인텔은 지난해 말 업계 최초로 극저온을 이용한 양자 제어 칩 호스 리지를 공개한 바 있다. 호스 리지Ⅱ는 1세대 호스 리지 컨트롤러의 혁신을 기반으로 양자 시스템을 편리하게 제어하고, 높은 수준의 통합을 지원한다는 점이 특징이다.

초기 양자 시스템은 희석 냉장고 내 큐비트 칩에 연결된 다수의 동축 케이블이 있는 실온에서 작동하는 전자 장비를 사용한다. 이에 따라 폼팩터, 비용, 전력 소비량, 냉장고 열 부하로 인해 많은 수의 큐비트로 확장되지 않았다.

앤 마츠우라 인텔 차석 엔지니어는 양자 컴퓨팅에 대해 "수십만 개, 많게는 수백만 개의 양질의 큐비트가 있어야 실질적인 기술 혁신을 이뤄낼 수 있다"고 말했다.

인텔의 1세대 호스 리지는 양자 기계를 작동시키기 위해 냉장고와 연결된 수천 개의 와이어와 장비 랙의 필요성을 획기적으로 간소화하며, 이러한 문제들을 개선했다. 부피가 큰 계측기를 고도로 통합된 SoC(시스템온칩)로 대체했다.

호스 리지Ⅱ는 1세대 SoC의 기능 중 하나인 큐비트 드라이브를 기반으로 큐비트의 상태를 조작한다. 큐비트 판독, 멀티 게이트 펄싱 등 두 가지 제어 기능을 추가로 도입해 극저온 냉장고 내부에서 작동하는 SoC에 외부 전자 제어 장치를 추가적으로 통합할 수 있는 기반을 마련했다.

새롭게 추가된 큐비트 판독은 많은 양의 데이터를 저장하지 않고도 저지연 온칩 큐비트 상태 탐지를 가능하게 해 메모리와 전력을 절약할 수 있도록 한다. 멀티 게이트 펄싱은 많은 큐비트 게이트의 잠재력을 동시에 제어함으로써 효과적인 큐비트 판독과 다중 큐비트의 관여 및 작동에 중요하게 작용하며, 보다 확장된 시스템을 가능하게 한다.

호스 리지Ⅱ는 인텔 22나노(nm) 저전력 핀펫 기술(22FFL)을 이용해 구현됐으며 4켈빈에서 성능이 검증됐다. 현재 양자 컴퓨터는 절대 영도 보다 약간 높은 밀리 켈빈 범위에서 작동한다.

짐 클라크 인텔 컴포넌트 리서치 그룹 양자 하드웨어 부문 디렉터는 "인텔은 집적회로 설계, 랩, 기술 개발팀 전반의 심층적인 전문 지식을 종합한 호스 리지 Ⅱ를 통해 극저온 양자 제어 분야에서 혁신을 지속하고 있다"며 "호스 리지 Ⅱ는 양자 회로 제어를 더욱 간소화하며, 이를 통해 정확도 향상과 전력 소모 감소가 가능하게 됐다"고 설명했다.

인텔은 레노버, 로지텍, 메르세데스-벤츠 등 인텔 뉴로모픽 리서치 커뮤니티(INRC)와 연구한 '로이히' 칩도 공개했다. 로이히는 음성 명령 인식에서 GPU와 유사한 정확도를 보였고, GPU 대비 1천 배 높은 에너지 효율과 200밀리초(ms) 빠른 응답 속도를 기록했다. 최적화 및 검색에 있어서는 기존 CPU 대비 1천 배 이상의 효율성과 100배 이상의 빠른 속도를 보였다.

인텔은 INRC 성장 속 협력을 강화하며, 뉴로모픽 컴퓨팅이 가치를 제공할 수 있도록 INRC에 지속적인 투자를 이어간다는 방침이다. INRC의 정보를 곧 출시될 차세대 뉴로모픽 연구 칩 개발에 접목하고 있기도 하다.

마이크 데이비스 인텔 뉴로모픽 컴퓨팅 랩 디렉터는 "인텔은 2년이라는 짧은 시간 동안 뉴로모픽 컴퓨팅 효율, 속도, 지능적 기능 분야에서 진전을 달성하기 위해 전 세계 수백 명의 연구가들로 구성된 커뮤니티를 결성했다"며 "INRC 파트너들과 함께 초기 기술에 대한 광범위하고 혁신적인 상용 애플리케이션을 제공할 수 있도록 지원할 계획"이라고 말했다.