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슈퍼컴퓨터 뛰어 넘는 양자컴퓨터, 10년 내 상용화 기대감↑
작성일 : 2024-12-06 17:54:51조회 : 61점수 : 0
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[테크월드뉴스=김승훈 기자] 이론상으로 슈퍼컴퓨터의 성능을 훨씬 뛰어넘는 성능을 갖춰 '꿈의 컴퓨터'라 불리는 양자컴퓨터를 개발하기 위해 전세계가 총력을 기울이고 있다.
이러한 가운데 한국은 전세계에서 5번째로 양자컴퓨터를 보유한 나라가 됐다. 최근 연세대 송도캠퍼스에 IBM의 양자컴퓨터가 설치된 것.
국내 기술로 만든 양자컴퓨터가 아닌 것은 아쉬운 대목이지만 최신 양자컴퓨터의 성능을 직접 활용할 수 있게 됐다는 것은 의미가 크다.
이를 통해 다양한 산업에 양자컴퓨터를 적용해 비용 이상의 성과를 낼 수 있고 현재 국내 기술로 개발 중인 양자컴퓨터의 완성도를 향상 시킬 수도 있기 때문이다.
한국은 양자컴퓨터 개발에 한발 뒤쳐져 있다는 것이 일반적인 평가지만 세계적 수준에 도달하기 위해 맹추격을 벌이고 있다.
슈퍼컴퓨터 100만년=양자컴퓨터 10시간
양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 활용해 정보를 처리하는 시스템을 말한다.
극저온에서 저항 없이 흐르는 초전도 전류에 마이크로파를 가해 생기는 전류의 중첩 상태를 활용해 '큐비트'를 구현하는데 기존 컴퓨터가 정보를 0 또는 1로 표현하는 것과 달리 양자컴퓨터는 0~1 사이의 값을 나타낼 수 있어 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘는 성능을 구현할 수 있는 것이다.
슈퍼컴퓨터로는 100만년이 걸릴 암호 해독을 양자컴퓨터는 단 10시간에 끝낼 수 있을 정도다.
이에 양자 컴퓨터가 상용화되면 신약 개발, 물류, 자원 배분, 기후 관리 등 다양한 영역에서 전에 없던 혁신을 이뤄낼 것이라는 전망이 나온다.
특히 양자 컴퓨터가 클라우드 인프라에 도입되면 기존의 GPU와 CPU 기반 시스템보다 훨씬 더 빠르고 효율적으로 데이터를 처리할 수 있어 AI 모델을 고도화할 수 있다.
이에 업계에서는 양자 컴퓨터 시장이 빠르게 성장할 것으로 전망하고 있다.
맥킨지를 비롯한 글로벌 시장조사 기관에 따르면 양자컴퓨팅 시장은 2023년 약 1200조원에서 2035년 2700조원까지 성장할 것으로 예상된다.
IBMㆍ구글 등 빅테크 기업 양자컴퓨터 고도화 속도
이에 전세계 각국은 양자 컴퓨터 개발을 위해 속도를 내고 있다.
빅테크 기업 중에서는 IBM과 구글, 마이크로소프트가 대표적이다. IBM은 2021년 127큐비트 양자컴퓨터를 공개했고 지난해 1000큐비트 양자컴퓨팅 기술을 선보였다. 현재 10만큐비트 개발을 목표로 연구를 진행 중이다. 이번에 연세대에 설치된 IBM의 양자컴퓨터도 127큐비트급이다.
구글의 양자프로세서 '시커모어(Sycamore)'는 슈퍼컴퓨터로 약 1만년이 걸릴 계산을 단 200초만에 수행하는 성능을 자랑했으며 최근에는 '알파큐빗(AlphaQubit)'을 공개했다.
양자컴퓨터 상용화의 가장 큰 걸림돌은 계산이 거듭될수록 오류가 축적된다는 것이다. 즉, 오류 정정 기능을 갖추는 것이 반드시 필요하다.
구글 딥마인드와 퀀텀AI 팀이 공동 개발한 알파큐빗은 거대언어모델(LLM)에 사용되는 트랜스포머(transformer) 모델을 적용해 오류 문제를 해결했다. 기존 방식 대비 오류 감지 정확도를 50% 이상 향상시켰으며 이는 실용적인 양자컴퓨터 구현을 크게 앞당길 것으로 평가받고 있다.
마이크로소프트는 아이온큐, 허니웰, 아톰컴퓨터 등과 함께 양자컴퓨터 개발을 진행하고 있으며 41.5%에 달하는 오류율을 9.5%로 낮추는데 성공했다.
아마존은 클라우드 전문 자회사 아마존웹서비스(AWS)를 기반으로 양자컴퓨팅 생태계를 확장하고 있다.
AWS가 제공하고 있는 브라켓은 연구자와 기업들이 양자컴퓨터를 시뮬레이션하거나 실제로 활용할 수 있는 양자컴퓨팅 클라우드 플랫폼이다. D-웨이브, 아이온큐 등 여러 양자 하드웨어 제공업체의 기술을 클라우드 환경에서 통합 제공한다.
각국 정부도 양자컴퓨터 개발에 적극 나서고 있다. 지난 2018년 국가 퀀텀 이니셔티브를 발표한 미국은 에너지부, 국방부 등 관련 부처와 국립과학재단(NSF), 국립표준기술연구소(NIST) 등 기관을 포괄하는 지원체계를 구축하고 2019~2023년까지 37억달러(한화 약 5조원)를 투입했다.
중국은 2001년부터 국가 차원에서 양자 컴퓨팅 연구를 시작해 2013년에 반도체 기반 양자 컴퓨터 역량을 확보하기도 했다. 현재 중국 양자컴퓨터 업체 오리진퀀텀은 72큐비트 양자컴퓨터 가동을 시작했다.
일본도 양자를 3대 국가 전략기술로 지정했으며 일본 후지쯔는 지난해 10월 64큐비트 양자컴퓨터를 공개한 바 있다.
영국은 국가 양자 전략에 따라 올해부터 향후 10년간 25억파운드(한화 약 4조원)을 투입해 양자 과학기술 및 비즈니스를 육성한다. 캐나다 역시 양자를 국가전략 기술로 내세워 매년 연구개발비를 7% 이상 증액하고 있다.
국내 양자컴퓨터 개발 현황
한국은 양자컴퓨터 분야에서 후발주자에 속한다. 2022년 12대 국가전략기술로 지정된 후 지난해 국가 양자 전략이 수립되고 올해 양자이니셔티브 선언과 양자 과학기술 및 산업 육성법이 제정됐다.출발은 늦었지만 정부 주도 하에 적극적인 개발이 이뤄지고 있다. 올해 초 한국표준과학연구원(KRISS)이 20큐비트 양자 컴퓨터를 시연했으며 2026년까지 490억원을 투자해 50큐비트급을 개발하고 2031년까지 1000큐비트급, 2035년까지 상용화된 양자컴퓨터 개발을 목표로 하고 있다.
양자컴퓨터 상용화를 앞당기기 위해서는 학교, 연구소, 기업이 함께 기술 개발 프로젝트를 수행하는 산학연 협력이 필수적이다.
성균관대학교의 성균나노과학기술원(SAINT)은 최근 한국-스위스 국제협력 연구를 통해 양자컴퓨터의 효율적인 작동과 성능 향상을 위한 핵심기술 개발을 시작했다.
이번 프로젝트의 핵심 목표는 큐비트의 정밀 측정 능력을 향상시켜 양자컴퓨터의 성능을 개선하는 것이다. 이를 위해 SAINT는 저온 측정 기술부터 웨이퍼 단위의 양자 소자 제작과 멀티 큐비트 소자의 정밀 분석까지 포괄적인 양자 과학기술을 연구한다.
국내 기업 중에서는 무선 주파수 엔지니어링·통합 기술을 보유한 위드웨이브(Withwave)가 참여하고 스위스는 우수한 양자기술 연구 역량을 갖춘 로잔연방공과대(EPFL)와 세계적인 양자컴퓨터 측정장비기업인 취리히 인스트루먼트가 동참한다.
현재 국내 기업 중 양자컴퓨터 제조 역량을 갖춘 곳은 SDT가 유일하다. SDT는 양자컴퓨터 제조에 필요한 양자 제어장비(얽힘, 중첩을 제어하는 필수장비) 상용화와 함께 물리 플랫폼을 아우르는 기술 노하우를 갖고 있다.
최근에는 싱가포르의 양자컴퓨팅 선도기업인 애니온테크놀로지스와 초전도 양자컴퓨터 개발 및 공급을 위한 합작법인(JV)을 설립하고 핀란드 소재 양자 프로세서 전문기업 세마이콘과 파트너십도 체결했다.
특히 애니온테크놀로지스가 개발한 양자컴퓨터의 두뇌 양자프로세서(QPU)와 SDT의 계측장비, 제조·생산 인프라를 결합해 한국뿐만 아니라 중동과 동남아시아 등 아시아 전역에 양자컴퓨팅 시스템을 공급할 계획이다.
양자컴퓨터와 관련된 연구도 성과가 나타나고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 연구팀이 양자컴퓨터의 정보처리 단위인 큐비트 대신 큐디트(Qudit)라는 고차원의 양자 정보 단위를 활용해 양자컴퓨팅 기술을 구현한 것이다. 이를 통해 복잡한 화학 계산을 기존 방식보다 더 적은 자원으로 정확하게 수행하는 데 성공했다.
출처 : 테크월드뉴스(https://www.epnc.co.kr)
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