# 구글, 양자 프로세서 “Willow”로 “마법 상태의 배양” 실증, 양자 비트 오류를 약 40분의 1로 줄이는 데 성공

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> 게시판: 뉴스
> 작성자: tachikoma43
> 작성일: 2026-10-16T23:15:01.981Z

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구글의 양자 컴퓨터 연구팀인 Google Quantum AI가 양자 컴퓨터의 실용화를 위한 중요한 기술인 “마법 상태 육성(Magic State Cultivation)”을 실증했다고 발표했습니다. 구글의 양자 프로세서 “Willow”를 사용한 실험에서, 기존 방법과 비교하여 오류를 약 40분의 1로 줄이는 데 성공했다고 합니다. 마법 상태 육성은 초전도 양자 프로세서에서 진행되었으며, 관련 연구는 다음 URL에서 확인할 수 있습니다: https://research.google/pubs/magic-state-cultivation-on-a-superconducting-quantum-processor/. 또한, Science 저널 및 Google 블로그에서도 이 기술에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.  Willow 프로세서에서 마법 상태 육성 실증 | Google Quantum AI - YouTube

양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 해결하기 어려운 문제를 고속으로 처리할 가능성을 내포하고 있습니다. 그러나, 계산에 사용되는 “양자 비트”는 외부의 미세한 영향에도 오류가 발생하기 쉽고, 정확한 계산을 지속하기 위해서는 “양자 오류 정정”이라는 기술이 필수적입니다. 양자 오류 정정에서는, 여러 개의 물리적 양자 비트를 조합하여 오류에 강한 “논리 양자 비트”를 만듭니다. 다만, 오류 정정만으로는 모든 계산에 필요한 연산을 실현할 수 있는 것은 아닙니다. 복잡한 계산을 실행하기 위해서는 특정 양자 연산을 가능하게 하는 “마법 상태(Magic State)”라고 불리는 특수한 양자 상태가 필요합니다.

마법 상태는 양자 컴퓨터가 광범위한 계산을 실행하기 위한 중요한 자원입니다. 그러나 오류가 적고 고품질의 마법 상태를 만드는 데는 많은 양의 양자 비트와 계산 처리가 필요하며, 양자 컴퓨터의 처리 능력의 최대 95%를 마법 상태 생성에 소비될 수 있다는 것입니다. 더 나아가, 마법 상태는 계산에 사용될 때 소비되므로 필요에 따라 반복적으로 생성해야 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 Google Quantum AI의 크레이그 기드니 박사 등이 2024년에 “마법 상태의 배양”이라는 방법을 제안했습니다. 이는 처음부터 완벽한 마법 상태를 만들려고 하는 것이 아니라, 먼저 오류를 포함하는 마법 상태를 준비하고 측정에 의해 문제 있는 것을 제거하여 고품질의 마법 상태를 얻는 방법입니다. 구체적으로는 양자 프로세서의 작은 영역에 마법 상태를 준비하고, 여러 양자 비트를 사용한 측정으로 상태를 자세히 조사합니다. 오류가 감지되면 해당 시도를 폐기하고, 문제가 감지되지 않았을 경우에만 결과를 채택합니다. 이것이 “마법 상태의 배양”입니다. 이번에 Google Quantum AI의 에마 로젠펠드 박사 등이 양자 프로세서 “Willow”를 사용하여 마법 상태의 배양을 실제로 수행했습니다. 그 결과, 배양을 하지 않을 경우와 비교하여 오류 발생 확률이 약 40분의 1로 줄어들었고, 생성된 마법 상태에서 실제로 만들어진 양자 상태가 목표로 하는 이상적인 상태에 얼마나 가까운지 나타내는 “충실도”가 약 99.99%에 달한다는 것입니다.

양자 기술 분야의 놀라운 진전 – “마법 상태”에 대한 도약!
@GoogleQuantumAI 팀에서 물리 하드웨어에서 처음으로 “마법 상태 육성”을 성공적으로 시연했습니다. 윌로우 프로세서의 경우 기존 방법 대비 40배의 오류 감소를 달성하여 최첨단 수준의 99.99% 논리적 정확도를 확보했습니다.
이는 가장 어려운 문제들을 해결하는 데 도움이 되는 유용한, 오류 수정된 양자 컴퓨터로 나아가는 또 다른 중요한 단계입니다. 결과는 오늘 Science에 게재되었으며, 작동 방식이 담긴 비디오를 아래에서 확인하십시오.

하지만 모든 시도에서 고품질의 마법 상태가 얻어지는 것은 아닙니다. 이번 실험에서는 오류 탐지 등으로 인해 많은 시도가 폐기되었고, 최종적으로 채택된 것은 전체의 약 8%였습니다. 그럼에도 불구하고 필요한 큐비트와 처리를 크게 줄일 수 있는 가능성을 고려하여 연구팀은 마법 상태의 배양을 유망한 기술로 보고 있습니다.

연구팀은 마법 상태를 생성하는 것뿐만 아니라 다른 양자 오류 정정 방식으로 이체하는 실험에도 성공했습니다. 구체적으로 마법 상태 배양에 적합한 “컬러코드” 방식으로 만든 양자 상태를 보다 널리 연구되고 있는 “표면코드” 방식으로 이체했습니다. 이는 배양한 마법 상태를 미래의 양자 컴퓨터에서 활용하기 위한 중요한 노력입니다. 반면 이번 성과만으로는 실용적인 양자 컴퓨터가 완성되는 것은 아닙니다. 실험에서는 오류가 적은 마법 상태를 생성할 수 있었지만, 대규모 양자 계산으로 지속적으로 활용하기 위해서는 더 많은 큐비트를 사용한 검증과 기술적인 개선이 필요합니다.

구글은 이번 연구를 통해 기존에 이론적인 제안이었던 마법 상태의 배양이 실제 양자 프로세서에서도 기능한다는 것을 보여주었다고 설명했습니다. 연구팀은 앞으로 마법 상태의 배양을 보다 대규모 시스템으로 확장하고 실용적인 양자 컴퓨터의 실현을 목표로 하는 방안입니다.

[원문 보기](https://gigazine.net/news/20261016-google-quantum-ai-magic-state-cultivation/) | 출처: Gigazine