'걸음마 단계' 양자컴퓨팅…'퀀텀 점프' 위해 클라우드로 쓴다

IBM·AWS·MS·후지쯔 등…하드웨어 개발·애플리케이션 개발 몰두

[아이뉴스24 김혜경 기자] 글로벌 IT 공룡의 또 다른 격전지는 양자컴퓨팅 기술이다. 하드웨어인 양자컴퓨터 개발뿐만 아니라 성능을 높이기 위한 소프트웨어, 애플리케이션 개발에도 박차를 가하고 있다.

현재 걸음마 단계인 양자컴퓨터가 실용적인 수준이 되려면 아직도 많은 시간이 소요된다는 의견이 지배적이다. 다만 불완전한 단계에서도 양자컴퓨터에서 사용 가능한 애플리케이션 개발을 비롯해 미래 활용 기회를 모색하기 위한 시도가 이어지고 있다.

글로벌 IT 공룡의 또 다른 격전지는 양자컴퓨팅 기술이다. 하드웨어인 양자컴퓨터 개발뿐만 아니라 성능을 높이기 위한 소프트웨어, 애플리케이션 개발에도 박차를 가하고 있다. [사진=IBM]

6일 IT업계에 따르면 IBM은 현재 전 세계 180여곳의 기업‧기관에 자사의 양자컴퓨터를 클라우드 서비스 형태로 제공하고 있다. 이중 국내에선 10여곳이 해당 서비스를 토대로 연구를 진행하고 있다. 일반적인 클라우드처럼 기업‧기관이 양자컴퓨터 환경을 별도 구축할 필요없이 IBM에서 대여해 사용하면 되는 방식이다.

IBM은 2016년 5월 5큐비트(qubit)를 가진 범용형 양자컴퓨터 발표를 시작으로 ▲2019년 27큐비트 '팔콘(Falcon)' 양자 프로세서 ▲2020년 65큐비트 '허밍버드(Hummingbird)' ▲2021년 127큐비트의 '이글(Eagle)' 프로세서를 차례로 발표했다. 지난해에는 433큐비트의 '오스프리(Osprey)'를 선보였고 올해는 1121큐비트 '콘도르(Condor)' 프로세서를 공개할 예정이다.

일반적인 컴퓨터는 비트(bit)의 이진법을 사용해 정보를 계산하고 처리하지만 양자컴퓨터는 양자물리학의 원리를 이용한다. 단순히 0 또는 1이 아닌 00, 01, 10, 11의 0과 1을 동시에 활용할 수 있는 큐비트를 사용한다. 두 개의 입자는 서로 '얽힘(entanglement)' 상태로 존재하게 되며, 1큐비트가 더해지면 성능이 두 배로 늘어난다. ‘2의 n승’으로 증가하므로 16큐비트는 5큐비트보다 2천배(2의 11승) 이상 더 높은 성능을 갖추게 된다.

IBM이 양자컴퓨터를 클라우드로 제공한 것은 2016년부터다. 양자컴퓨팅이 화학과 금융, 투자, 인공지능(AI) 등의 분야에서 활용될 것으로 보고 있다.

현재 클라우드 서비스로 제공되는 양자컴퓨팅 시스템은 127큐비트까지 가능하다. 좀 더 높은 성능을 요구하는 분야는 127큐비트를, 이외에는 65큐비트를 활용하고 있다. IBM은 오픈소스 양자 소프트웨어 개발 플랫폼인 '퀴스킷(Qiskit)'도 선보인 바 있다.

IBM 관계자는 "양자컴퓨터 개발은 초기 단계"라면서 "현재는 양자컴퓨팅으로 무엇을 할 수 있는지 향후 양자컴퓨터 시대가 도래했을 때 무엇을 바꿀 수 있는지를 미리 탐구하는 상황"이라고 말했다.

이어 "기존 컴퓨팅 대비 양자컴퓨팅이 똑같은 작업을 수행할 때 좀 더 빠른 처리가 가능한 티핑 포인트(양자 우위 시점)를 범용 기준 1천큐비트로 보고 있다"며 "소프트웨어 개발 툴을 활용하고 있는 일부 해외 연구소에서는 어느 정도 성과를 내고 있는 단계"라고 덧붙였다.

일반적으로 오류내성 양자컴퓨터를 구현하기 위해선 100만큐비트 이상 도달해야 한다는 의견이 지배적이다. 양자보정을 대규모로 수행할 수 있는 양자컴퓨터 개발과는 별개로 비교적 소규모 양자컴퓨터를 활용한 연구도 이뤄지고 있는 것.

후지쯔는 슈퍼컴퓨터 '후가쿠(Fugaku)'의 CPU를 탑재한 'Supercomputer PRIMEHPC FX700'으로 클러스터 시스템을 구축, 36큐비트의 양자 회로를 처리할 수 있는 양자 시뮬레이터를 개발했다. 양자컴퓨터의 애플리케이션을 선행적으로 개발할 수 있다는 점이 특징이다.

후지쯔 관계자는 "하드웨어 계산의 에러율과 확장면에서 어려움이 있어 실용적인 양자컴퓨터 등장은 수십 년 이내 가능할 것이라고 보고 있다"며 "현재는 기존 컴퓨터에서 동작하는 양자 시뮬레이터를 활용해 양자컴퓨터에서 사용 가능한 애플리케이션 개발을 가속화할 것"이라고 말했다.

아마존웹서비스(AWS)도 2019년 '아마존 브라켓(Amazon Bracket)'을 공개했다. 이는 양자 하드웨어 제공업체의 컴퓨터를 AWS상에서 사용하도록 지원하는 서비스다. '제너두(Xanadu)' 활용시 288큐비트까지 제공하고 있다. 국내 기업·기관도 연구 목적으로 해당 서비스를 사용하고 있다. 2021년 AWS는 양자컴퓨팅센터도 개소한 바 있다.

마이크로소프트(MS)도 양자컴퓨팅 기술을 클라우드 상에서 활용할 수 있도록 '애저 퀀텀(Azure Quantum)'을 서비스하고 있다. MS는 전 세계 대학 연구소, 스타트업 등 50여개 기관과 글로벌 퀀텀 네트워크를 구축하고 있다.

/김혜경 기자(hkmind9000@inews24.com)

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