일본산업뉴스요약

양자컴퓨터, 개발 가속화
일본은 ‘명예’보다 ‘실리’ 선택

-- 구글, ‘양자초월’ 달성, 후지쓰, 어닐링방식 컴퓨터 개발 --
구글이 기존의 컴퓨터로는 풀기 어려운 문제를 해결하는 ‘양자초월(Quantum supremacy)’을 실현했다고 발표하자 전세계가 커다란 충격에 빠졌다. 하지만 초고속 계산이 가능한 양자컴퓨터로 다양한 문제들을 해결할 수 있게 되기까지는 여전히 20년 이상의 시간이 필요하다고 한다. 한편, 후지쓰 등은 명예보다는 실리를 택해 양자의 개념을 도입한 기존형 컴퓨터를 개발, 도레이 등과 연구를 추진하고 있다. 그 최첨단 연구를 취재했다.

“지금까지 해결하기 어려웠던 과제를 해결할 수 있게 될 것이다. 그 주역이 바로 디지털 어닐러(Digital Annealer)이다’. 2018년 3월, 후지쓰의 다나카(田中) 사장(당시)은 캐나다의 토론토대학에 신설한 연구거점 개소식에서 약 40명의 관계자들을 앞에 두고 이렇게 역설했다.

-- 5,000건 이상의 공동 프로젝트 타진 --
디지털 어닐러는 후지쓰가 2017년에 개발한 양자컴퓨터의 원리를 기존 컴퓨터에 응용한 기술이다. 초전도를 발생시키기 위한 냉각장치 등 대규모 설비가 필요 없다. “현재까지 전세계로부터 500~600건의 공동 프로젝트 의뢰가 오고 있다”(후지쓰 홍보부)라고 한다.

-- 도레이 등과 신약개발에서의 활용 연구 --
도레이는 디지털 어닐러를 신약개발에서 활용하기 시작했다. 기존 컴퓨터로는 3~4시간 걸렸던 계산 처리가 20초 정도에 가능하다고 한다. 이 효과를 분석해 주요 사업인 소재 개발에도 확대할 계획이다. 9월에는 도쿄대학 발 바이오 벤처기업, 펩티드림과도 제휴. 중분자(펩티드) 신약 개발의 공동연구를 추진하고 있다.

디지털 어닐러는 컴퓨터과학 분야에서 세계 탑 클래스라고 알려져 있는 토론토대학과의 공동연구를 계기로 탄생했다. 후지쓰는 토론토대학 내에 연구소를 설치, 자사의 연구자를 상주시키는 등 친밀한 관계를 구축하고 있다. 세계적 기업들을 제쳐두고 후지쓰가 토론토대학과 협력 관계를 구축한 배경에는 21년 전의 인연이 있었다.

“인턴십을 하게 해주실 수 있나요?” 미국 샌프란시스코의 학회에 출석했던 후지쓰연구소 다무라(田村) 펠로우에게 한 남성이 다가와 말을 걸었다. 알리 셰이 코레스 라미라고 하는 이란 출신의 학생이었다. 당시 박사 논문을 집필하고 있던 그는 필요한 데이터를 충분히 수집하지 못해 학회에 참가한 기업 관계자들에게 도움을 요청하고 있었다.

다른 기업들은 상대를 해주지 않았지만 다무라 펠로우는 그의 부탁을 받아들여 가와사키(川崎) 시에 있는 연구소에서 6개월 인턴으로 일할 수 있도록 허락했다. 후지쓰가 보유한 데이터를 이용해 스스로 개발한 기술을 검토한 알리 씨의 일하는 모습을 본 다무라 펠로우는 그에게 후지쓰로의 입사를 권유했다.

연구직을 희망하던 알리 씨는 입사 권유를 거절했지만, 그가 토론토대학의 교수가 된 이후 두 사람이 재회하게 되면서 4년 전에 순조롭게 디지털 어닐러의 공동연구가 결정되었다.

-- IBM 등 잇따라 발표 --
기존 컴퓨터 구조를 발전시킨 디지털 어닐러는 실제 양자 운동을 계산에 응용하지 않는다. 엄밀하게 말하면 양자컴퓨터가 아니다. 하지만 알리 교수는 “초전도 냉각이 불필요해 장치를 소형화할 수 있고, 보다 파워풀 해질 수 있다. 이것이야 말로 컴퓨터가 지향해야 할 진화라고 할 수 있다”라고 주장한다.

구글 등 미국 IT대기업들은 양자게이트 방식을 개발하고 있다. IBM은 올 1월에 양자게이트 방식의 컴퓨터를 발표했다. 양자게이트 방식은 첫 상용 서비스를 클라우드를 경유해 제공하고 있지만, 본격적인 응용으로의 길은 아직 멀다.

양자컴퓨터의 성능을 충분이 발휘할 수 있도록 하는 소프트웨어 개발도 과제 중 하나이다. 후지쓰는 범용형의 개발을 염두에 두면서 디지털 어닐러 시장 개척을 서두르고 있다.

▶양자컴퓨터: 양자역학 특유의 0인 동시에 1인 ‘양자 경첩 상태’를 응용해 대량의 정보를 순식간에 정리해 처리할 수 있는 컴퓨터를 말한다. 실용화된다면 AI와 금융, 화학 등 다양한 분야의 과제를 해결함으로써 비약적인 발전을 이끌어낼 수 있을 것으로 기대되고 있다.
양자컴퓨터에는 모든 계산 처리가 가능한 ‘양자게이트(Quantum Gate) 방식’과 도쿄공업대학의 니시모리(西森) 교수 팀이 원리를 고안한 최적의 조합을 찾아내는 계산에 특화된 ‘양자 어닐링(Quantum Annealing) 방식’의 2종류가 있다.
게이트방식은 구글 외에도 IBM, 마이크로소프트, 인텔 등 미국 IT대기업들이 연구를 추진하고 있다. 광범위한 분야에서의 응용이 기대되고 있지만, 고속화와 안정성의 양립이 어려워 본격적인 활용에는 20~30년이 걸릴 것으로 전망되고 있다.
이에 반해, 양자 어닐링 방식은 이미 캐나다의 D웨이브시스템 등이 실용화하고 있다. 하지만 조합의 최적화 계산에만 이용할 수 있다는 제약이 있다.
이 두 가지 방식은 모두 가동을 위해 초전도가 실현되는 극저온 상태가 요구되기 때문에 대형 냉각장치를 필요로 하는 등 기술적 측면 및 비용에서 과제가 남아있다. 양자 어닐링 방식의 양자 현상을 현재의 컴퓨터로 유사하게 재현한 것이 어닐링 방식이다. 히타치제작소와 후지쓰가 개발하고 있다. 상온에서도 가동되는 편리성으로 활용이 확대되고 있다.

 -- 끝 --