일본산업뉴스요약

클라우드 두뇌전(39)
양자 컴퓨터의 목표
‘연구실의 벽’ 넘어 적용으로

-- 큰 간극 --
궁극의 목적지와 현시점의 기술 수준. 양자 컴퓨터는 이 사이에 커다란 간극이 있다. 대규모로 장시간 계산을 실행할 수 있는 게이트 방식의 만능형 ‘에러 내성 양자 컴퓨터’를 궁극의 목표라 한다면 실용화는 십 수 년 뒤에 일이며 길어진다면 30~50년 소요될 거라는 의견도 있다.

기술적인 장벽이 높으며 게이트 방식에서는 이미 미국 IBM이 20양자비트를 상용제품으로 발표했다. 시제품 수준에서는 최근 1년 동안 발표가 이어져 IBM이 50양자비트, 인텔이 49양자비트, 구글이 72양자비트로 이어져 전체로도 ‘연구실의 벽을 넘어 적용으로’ 발걸음을 맞추어 나아가고 있다.

양자 컴퓨터는 양자역학의 중첩 원리를 이용한 계산기다. 0과 1의 상태를 중첩시켜 데이터를 표현하는 ‘양자비트’를 토대로 이를 복수 동시에 조작하여 기존 컴퓨터에서는 달성할 수 없었던 고속계산이 가능하게 된다. 하지만 양자 상태는 파괴되기 쉬워 “양자비트의 적당한 상태를 유지하는 것은 어렵다.”(오노(小野) IBM연구소 부소장)고 한다.

대규모 병렬 컴퓨터에서 계산을 실행할 때에 필요한 에러 정정 기능도 기술적으로 높은 장벽이다. 현행 컴퓨터에서도 프로그램대로 바르게 계산하기 위해서는 에러 정정 및 오류 검출의 조정을 구사한다. 양자 컴퓨터는 아직 그런 상태가 아니며 목표로 하는 만능형 양자 컴퓨터에 비해 현재 상황은 ‘유사 양자 컴퓨터’라 불리고 있다.

-- 비즈니스 가치 --
유사라고 하더라도 50~100양자비트가 시야에 들어와 하드웨어로써의 가능성이 보이기 시작했다. “게이트 방식의 양자 컴퓨터에서는 1양자비트 늘어나면 계산 파워가 배가(2승) 된다.”(오노 부소장) 병렬계산의 능력을 슈퍼 컴퓨터와 비교하면 현시점으로 세계 최속인 IBM의 슈퍼컴퓨터는 27~28양자비트기에 해당한다고 한다. 이것이 50양자비트가 되면 27양자비트에 비해 2의 23승이라는 자릿수가 다른 파워를 얻을 수 있다.

양자 컴퓨터 연구의 최전선에서는 유사 단계에서 매끄럽게 움직이는 알고리즘을 만드는 것이 초점이다. 요구되는 것은 비즈니스 가치가 있는 알고리즘이다.

IBM은 양자 컴퓨터를 사용한 실용적인 애플리케이션의 연구 개발을 산학 연대로 추진하고 있다. 일본에서는 2018년 5월에 게이오기쥬쿠대학과 연대해 산학 협동의 연구거점 ‘IBM Q네트워크 허브’를 설립했다.

Q네트워크 허브에서는 클라우드 경유로 미국 뉴욕 근교에 있는 IBM의 20양자비트기에 접속할 수 있다. 이를 토대로 오픈 이노베이션 방식으로 양자 앱 개발에 임해 ‘2021년까지 2년 반 동안 현시점에서는 불가능한 것을 가능하게 만들’ 생각이다.

20양자비트는 실용화에서는 최첨단 머신이다. 여기서 양자 알고리즘을 만드는 훈련을 하여 궁극의 목표인 만능형 에러 내성 양자 컴퓨터로 연결하는 것이 IBM이 그리는 시나리오라고 할 수 있다. 한편 만능형의 완성만을 기다리고 있어서는 안되기 때문에 유사 단계에서 유익한 앱을 어떻게 색출할 지도 주목 받고 있다. 금융 및 화학 등 적용 가능한 분야는 폭 넓다.

-- 게이트에 특화 --
양자 시대로 가는 길은 험난하다. 상용화에서는 용도를 특화한 ‘양자 어닐링 방식’이 앞서 나갔지만 IBM은 게이트 방식의 양자 컴퓨터의 개발에 특화되어 있다. 이유는 “에러 정정 패스가 있다면 만능형으로 가는 길이 있기 때문이다.”(오노 부소장)고 한다. 미래는 아직 모르지만 이용 기업 및 대학∙연구기관을 끌어들이면서 기술혁신을 방향 잡아가는 전략은 IBM답다고 할 수 있다.

-- 끝 --