일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2020.12.3

NEC와 히타치, 오류 내성 양자컴퓨터 개발에 착수
과제는 30년치 개발 자금

노이즈에 의한 양자 비트의 오류를 자동으로 정정하는 고정밀도의 ‘오류 내성 양자 컴퓨터’를 국산으로 개발하는 사업이 NEC와 히타치제작소 등의 일본 기업이 참여하는 형태로 2021년 1월에 본격적으로 시동된다. 초전도 방식 등 4종류의 양자 디바이스 개발을 진행시키면서 최적화된 디바이스 및 소프트를 판별해 2050년까지 국산 오류 내성 양자컴퓨터의 실현을 목표로 한다. 최초 5년간은 정부가 총 100억엔을 투자할 전망이지만 2050년까지 개발 자금의 지속성이 과제가 될 것으로 보인다.

이번 사업은 기존 기술의 연장선 상에는 찾아볼 수 없는 파괴적 이노베이션 창출을 목표로 하는 내각부의 ‘문샷형 연구 개발 제도’의 일환으로서 추진된다. 지금까지 프로그램 디렉터 외에 예산 배분을 받아 연구개발을 진행하는 7명의 프로젝트 매니저가 결정되어 연구 일정 등의 계획 책정을 추진하고 있다. 내년 초까지 예산을 배정해 구체적인 개발에 착수할 것으로 보인다.

-- 4가지 방식의 양자 디바이스를 동시에 개발 --
해당 사업에서 개발하는 양자 디바이스는 4가지 방식이 있다. NEC가 초전도 방식, 도쿄대가 광양자 방식, 오키나와(沖縄)과학기술대학원 대학이 이온트랩 방식, 히타치(日立)제작소가 반도체 방식을 각각 개발한다. 개발 비용은 각각 20억엔 정도가 될 것으로 보인다.

초전도 방식은 미국의 구글과 IBM이 채택하고 있으며, 이미 ‘NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum Computer, 잡음이 있는 중간형태 양자컴퓨팅)’라고 불리는 오류 정정 기능이 없는 양자컴퓨터로서 개발이 진행되고 있어 비교적 빠른 단계에서 개발할 수 있을 가능성이 있다.

아울러, 양자신호 변환이나 소자 간의 접속과 같은 통신·네트워크 및 소프트웨어의 개발도 진행한다. 후지쓰(富士通)연구소도 이에 협력할 전망이다.

그러나 이번 문샷형 연구 개발 제도가 양자컴퓨터의 ‘핵심’ 목표로 삼고 있는 것은 어디까지나 오류 내성 양자 컴퓨터의 개발이다. 일반적으로, 오류 내성 양자 컴퓨터의 실현에는 100만 양자 비트가 필요하다. 해당 사업은 양자 비트 수의 목표치를 정하지 않았지만, 우선은 중간 목표로서 2030년까지 NISQ와 양자 오류 정정을 실증한다. 디바이스의 실증이 완료되는 대로 클라우드를 통해 외부에 제공해, 소프트웨어 개발 등에도 유용하게 쓰이게 될 예정이다.

양자 디바이스의 개발에 있어서, 4가지 방식을 동시에 추진하는 것은 오류 내성 양자컴퓨터를 실현하기 위한 핵심 방식이 아직 모색 단계이기 때문이다. 당장은 이 4가지 방식의 개발에 나서지만, “예를 들어 초전도 방식과 반도체 방식의 중간이라고 하는 디바이스가 있을지도 모른다. 현재의 4가지 방식은 앞으로의 방향성을 찾아내기 위한 재료이며, 미래의 방향성의 길잡이로서 이론 연구를 추진한다”라고 프로그램 디렉터를 맡고 있는 오사카대학 대학원 기초공학 연구과의 기타가와(北川) 교수는 설명한다.

-- 해외에 비해 뒤떨어지는 연구개발의 투자 --
과제는 연구 개발 자금의 지속성이다. 처음부터 양자 기술을 둘러싼 해외 정부의 연구 개발 투자에 비해 일본 정부의 투자는 크게 뒤떨어져있다. 양자 기술개발을 둘러싸고, 미국 정부는 2019년부터 5년간에 1,400억엔 전후의 투자를 실시할 전망이며, 중국 정부는 약 1,200억엔을 들여 양자 기술의 연구 거점을 건설한다고 한다.

이 사업은 2050년을 목표로 한다. 정부 예산에 의한 지원은 최장 10년간이라고 하고 있지만, 현재 정해진 것은 최초 5년간의 약 100억엔뿐이다. 그 이후에 대해 정부는 민간기업의 투자 등을 활용하도록 촉구하고 있다. 하지만 “양자기술 개발에는 상당한 연구개발 투자가 필요하다. 미국과는 달리, 일본에서는 민간기업의 연구 개발 예산만으로 지속하기에는 어려울 것으로 보인다”라고 기타가와 교수는 우려를 나타내고 있다.

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