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2월 19일(현지시간) 미국 마이크로소프트(MS)가 공개한 8큐비트 규모의 '마요라나 1(Majorana 1)' 양자컴퓨터 칩.마이크로소프트 제공 미국 마이크로소프트(MS)가 올해 2월 공개한 세계 최초 위상 양자컴퓨터 '마요라나 1'의 기술적 근거가 되는 초기 연구에서 데이터 조작 의혹이 제기됐다.논문 결론을 뒷받침하는 데이터가 선택적으로 채택됐다는 게 의혹의 핵심이다.
7일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'는 MS가 공개한 위상 양자컴퓨터 '마요라나 1'의 기술적 기초가 되는 2017년 연구논문을 둘러싼 데이터 조작 의혹을 보도했다.의혹을 제기한 논문의 공동저자 2명은 논문 정정 이후에도 문제가 해결되지 않았다며 자발적으로 논문 저자 목록에서 이름을 제외했다.
양자컴퓨터는 물리적 상태가 하나로 정해지지 않은 양자 중첩상태를 정보처리에 활용해 기존 컴퓨터로는 계산이 불가능한 문제를 해결할 수 있다.신약·신물질 개발이나 기상 예측,
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양자 중첩상태를 구현하고 이를 측정할 수 있다면 양자컴퓨터의 정보처리 단위인 큐비트로 활용할 수 있기 때문에 양자컴퓨터는 다양한 방식으로 구현된다.큐비트는 대부분 주변 환경에 민감하게 반응해 정보가 손상되기 쉽다는 점이 주요 해결 과제다.
2월 19일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 발표된 연구결과에서 MS 연구팀은 반도체인 인듐비소(InAs)와 알루미늄을 결합해 '위상 초전도체'라는 물질로 미세한 나노와이어 구조체를 만들었다고 밝혔다.나노와이어 내부에서 '마요라나 입자'를 구현하는 데 성공했으며 이를 큐비트로 활용할 수 있다는 주장이다.
마요라나 입자는 1937년 이탈리아의 물리학자 에토레 마요라나가 수학적으로 예측한 입자로 반물질이 자기 자신인 물질이다.반물질은 물질과 성질이 반대다.예를 들어 음전하(-)를 띠는 입자인 전자의 반물질은 질량은 같고 양전하(+)를 띠는 양전자다.물질과 반물질이 만나면 빛을 내며 붕괴하며 마요라나 입자는 스스로 반물질이기 때문에 마요라나 입자 2개가 만나면 붕괴한다.
마요라나 입자 한 쌍이 붕괴하면 확률적으로 전자를 1개 남기거나 남기지 않는다.붕괴 후 남은 전자의 홀짝성(parity)이 양자 중첩상태로 존재하기 때문에 이를 큐비트의 정보 단위로 활용한다는 아이디어다.다른 큐비트 방식보다 안정성이 매우 높다는 장점이 있다.
마요라나 입자 구현은 이론상 양자컴퓨터 오류를 해결할 방법으로 기대를 모으지만 관련 연구는 계속 난항을 겪고 있다.네이처는 네덜란드 연구팀이 마요라나 입자의 증거를 발견했다고 주장한 논문 2편을 철회한 전례가 있고 2022년에는 미국 데이비스캘리포니아대의 마요라나 입자 관련 논문이 사이언스에서 철회되기도 했다.MS의 마요라나 1 발표가 회의적 시각을 불러일으킨 이유다.
논란이 된 2017년 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 발표 논문은 나노와이어의 큐비트 활용 가능성을 입증하는 초기 연구결과다.전자들이 나노와이어를 통해 원활하게 이동할 수 있기 때문에 향후 마요라나 입자의 움직임을 확인할 때 오류가 적다는 것을 뒷받침한다는 내용이다.
사이언스에 따르면 해당 논문의 공동 저자였던 빈센트 무리크 현 독일 율리히연구센터 연구원은 논문의 결론을 뒷받침하기 위한 데이터가 선택적으로 채택됐다는 증거를 처음 발견하고 논문 출판 1년 전부터 공동 저자들에게 의문을 제기했다.
2022년 공식 발표된 비판에 따르면 무리크 연구원의 주요 지적사항 중 하나는 21개의 나노와이어 접합부에서 실험이 이뤄졌지만 출판된 논문에는 그중 4개의 데이터만 포함됐다는 것이다.
사이언스가 확보한 이메일 내용에 따르면 무리크 연구원은 2021년 4월 논문 주 저자인 왼데르 귈 연구원에게 논문 출판 전 데이터 조작에 대해 알고 있었는지 물었고 귈 연구원은 데이터 선별 과정에 대해 알고 있었으며 이를 데이터 조작으로 보지 않는다고 답변했다.
이후 논문 저자들은 데이터 분석 과정의 일부 오류를 인정하고 보충 자료를 네이처 커뮤니케이션즈에 추가로 제공했으며 올해 반영됐다.
무리크 연구원은 수정사항이 충분하지 않다고 보고 동료 연구자인 쿤 주오 연구원과 함께 저자 목록에서 이름을 삭제해 달라고 요청했으며 현재 반영된 상태다.무리크 연구원은 "증명하려는 효과를 가정하고 데이터 조작과 이론적 논리 조작을 통해 달성한 연구결과"라고 비판했다.
네이처 커뮤니케이션즈는 논문 철회 가능성에 대한 사이언스의 질문에 "이번 사안은 종결된 것으로 간주한다"고 답했다.
<참고 자료>
- doi.org/10.1038/ncomms16025
- doi.org/10.1038/s41467-025-58136-3 (편집자 보충 설명)
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