퀀텀 컴퓨팅(Quantum computing)은 양자 기술(Quantum technology)의 대표주자로 인공지능(AI)과 함께 최근 글로벌 시장에서 가장 각광받고 있는 분야다. 디지털 컴퓨팅이 주도하는 기존 컴퓨터의 패러다임을 완전히 바꿀 것으로 예상되는 퀀텀 컴퓨팅은 기존 컴퓨터가 풀기 어려운 미지의 영역까지도 해결의 실마리를 제공하는 막강 영향력을 행사할 것으로 기대한다. 이에 따라 우리 정부도 양자 기술의 선도국가가 되기 위해 노력하고 있다. 그렇다면 퀀텀 컴퓨팅 ‘격전지’에서는 어떤 일이 벌어지고 있는지 따라가 보기로 한다. <편집자 주>

 

 

[뉴스투데이=최봉 산업경제 전문기자] 퀀텀 컴퓨팅은 앞으로 수년 동안 많은 부문에 변화를 불러일으킬 것으로 기대하는 최첨단 분야다.

 

그러나 상업적으로 이용 가능한 퀀텀 컴퓨터는 거의 없다는 것이 현실이다. 또한, 충분히 강력한 모델은 대다수 기업이 감당하기에는 엄청나게 비싸며, 많은 경우 부피가 큰 냉각 장치(넓은 공간)가 필요하다.

 

퀀텀 컴퓨터는 우리가 지금 이 순간에도 사용하고 있는 평범한 데스크톱 컴퓨터와는 다르다. 마음만 먹으면 컴퓨터매장으로 달려가 한 대를 집을 수 있는 그런 물건이 아니다.

 

중요하고 어려운 문제를 해결할 수 있는 퀀텀 컴퓨터는 단지 소수의 핵심 플레이어들에 의해서만 작동되는 비싸고 복잡한 기계다(McKinsey, 2023.5).

 

 

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• 퀀텀 컴퓨터 소유 대신 클라우드 컴퓨팅 방식의 액세스 가능

 

따라서 가까운 시일 내에 퀀텀 컴퓨터를 구축하거나 소유하는 기업은 거의 없을 것이다.

 

대신 빅테크를 비롯해 비교적 소수의 전문 제공업체가 호스팅하는 퀀텀 컴퓨터에 기업들이 접속(액세스)하여 서비스를 받을 수 있는 ‘클라우드 컴퓨팅 방식’을 보게 된다.

 

이는 오늘날 기업들이 AWS, 구글 클라우드 및 마이크로소프트 애저(Azure)에서 컴퓨팅을 구매하는 것과 유사하다.

 

클라우드 기반 퀀텀 컴퓨팅은 개발자, 연구자 및 기업 등에 클라우드를 통해 실제 퀀텀 컴퓨터 또는 시뮬레이터에서 양자 알고리즘을 개발하고 테스트할 수 있는 플랫폼을 제공한다.

 

몇몇 빅테크 기업과 소규모 회사는 QaaS(quantum-as-a-service)로 알려진 이러한 유형의 클라우드 서비스를 제공하고 있다. 기업 사용자에게는 액세스 비용이 많이 들 수 있지만 일부 기업들은 연구자에게 무료로 액세스를 제공하기도 한다.

 

 

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• 구글, 아마존, IBM 등 빅테크 기업, 퀀텀 클라우드 컴퓨팅 분야에 참여

 

퀀텀 클라우드 컴퓨팅은 분산 컴퓨팅에 양자 원리를 사용하는 반면, 클라우드 컴퓨팅은 원격 서버를 사용하여 분산 컴퓨팅 서비스를 제공한다.

 

클라우드 컴퓨팅은 단순히 인터넷을 통해 데이터 저장, 서버, 데이터베이스 및 네트워킹과 같은 서비스를 제공하는 것을 말한다.

 

예를 들어, 조직은 데이터를 현장의 물리적 서버에 저장하는 대신 하드웨어 유지보수 및 기타 비용을 절감하기 위해 클라우드 스토리지 서비스를 선택할 수 있다.

 

한편 퀀텀 클라우드 컴퓨팅은 양자역학 원리를 이용하여 복잡한 문제를 해결하는 컴퓨팅의 한 형태인 퀀텀 컴퓨팅에서 파생한다. 사용자가 클라우드를 통해 양자 기반 서비스와 솔루션에 접근할 수 있도록 퀀텀 컴퓨터를 제공한다.

 

구글, 아마존, IBM, 마이크로소프트와 같은 클라우드 컴퓨팅(소프트웨어) 분야에 참여하고 있는 기업들도 컴퓨팅 기술을 개선하고 더 많은 사용자가 클라우드를 통해 퀀텀 컴퓨터에 접근할 수 있도록 하기 위해 퀀텀 컴퓨터(하드웨어) 개발에도 앞장서고 있다.

 

예를 들어, IBM의 오스프리 퀀텀 컴퓨터는 433큐비트를 탑재하고 있는데, 이 회사는 2025년까지 4,000큐비트로 확장할 계획이라고 발표한 바 있다(IBM, 2020.9).

 

 

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• 클라우드 기반 퀀텀 컴퓨팅, 다양한 분야 참여 가능케 해 획기적 발전 기대

 

2016년 IBM은 작은 퀀텀 컴퓨터를 클라우드에 연결했다. 이를 통해 간단한 프로그램이 클라우드에 구축되고 실행될 수 있었다.

 

1년 후, ‘리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing)’의 연구원들은 pyQuil을 사용한 최초의 프로그래밍 가능한 클라우드 액세스를 시연했다(Wikipedia).

(※pyQuil은 Rigetti Computing에서 개발한 양자 프로그래밍용 Python 라이브러리)

 

이후 여러 기업이 퀀텀 클라우드 컴퓨팅 분야에 참여하고 있는데, 구글(Google Quantum AI), 아마존(Amazon Braket), 마이크로소프트(Azure Quantum), QC Ware(Forge cloud), 알리바바(Alibaba Cloud), 아이온큐(IonQ Quantum Cloud) 등을 꼽을 수 있다.

 

 

퀀텀 관련 산업의 초기 단계에서 우리는 퀀텀 클라우드 컴퓨팅이 일상생활에서 실현할 수 있는 진정한 이점을 아직 확인하지 못했다.

 

하지만 분명한 것은 클라우드 기반 퀀텀 컴퓨팅이 다양한 분야(초기 연구 또는 산업)에 참여할 수 있도록 많은 사람에게 힘을 실어줬다는 것이다.

 

리서치 기관 옴디아(Omdia)에 따르면, 퀀텀 클라우드 액세스의 경우 시간당 약 1천~2천달러의 비용이 들 수 있는데 비해 사내에 하드웨어를 장만할 경우 2천만~4천만달러의 비용이 소요될 수 있다고 한다(Quantum Business News, 2023.2).

 

퀀텀 클라우드 액세스가 활성화하고 다양한 분야에서 획기적인 발전을 볼 수 있기를 기대해 본다.

 

 

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