1억 배 빠른 컴퓨터 언제 등장할까
미래 유망기술 ⑬ 양자 컴퓨터
[편집자 註]
새해를 맞아 이전에 볼 수 없었던 놀라운 기술들이 대거 출현할 채비를 갖추고 있다. 우리 삶의 속도와 질을 한 단계 높여줄 5세대 이동통신이 실현되고, 인공지능을 통해 공상을 현실로 만드는 기술혁신 시대, 사이언스타임즈는 2019년 새해를 맞아 미래를 이끌어갈 유망기술을 진단한다.
미래 유망기술 ⑬ 양자 컴퓨터
‘CES 2019’에서 상용화를 목적으로 한 양자 컴퓨팅 시스템인 ‘IBM Q 시스템 원(IBM Q System One)’을 선보였다.
또 올해 안에 ‘IBM Q 퀀텀 연산센터’를 미국 뉴욕 주 포킵 시에 오픈한다고 밝혔다. 연산센터에서는 독자적으로 세계 최초의 범용 양자컴퓨터를 가동하게 된다.
IBM은 지난 2017년에 17큐비트(Qubit, Quantum Bit) 프로세서의 프로토타입 양자 컴퓨터를 공개한 바 있다. 이번에 공개한 상업용 양자컴퓨터는 이보다 3큐비트가 더 늘어난 20큐비트 프로세서를 사용하고 있다.
꿈의 컴퓨터라고 할 수 있는 양자컴퓨터의 실현 시기를 놓고 관계자들 간에 전망이 엇갈리고 있다. 사진은 IBM이 최근 공개한 양자 컴퓨팅 시스템 ‘IBM Q 시스템 원’. ⓒIBM
양자 컴퓨터 성능 놓고 ‘갑론을박’
‘IBM Q 시스템 원’이 세계적인 주목을 받고 있지만, 기존 컴퓨터의 성능을 앞지르기에는 아직 역부족인 상황이다.
양자 컴퓨터가 지금의 컴퓨터 성능을 앞지르는 ‘양자 우위’의 기점을 50 큐비트로 보는데, 이번에 IBM이 발표한 ‘IBM Q 시스템 원’은 20 큐비트 수준이다.
‘CES 2019’를 찾은 다수의 언론들은 IBM에서 ‘IBM Q 시스템 원’의 성능을 공개하기 전 비트코인의 몰락을 예견하는 등 큰 기대감을 표명했지만, 발표 후에는 강한 실망감을 내비치고 있는 중이다.
가장 큰 이유는 20 큐비트에 머물고 있는 성능 때문이다. 지금의 양자컴퓨터 기술로 암호화된 비트코인 화폐를 몰락시키기에는 역부족이라는 것.
IBM 측에서도 이런 주장을 자연스럽게 받아들이고 있다. 연구 총괄인 아빈드 크리쉬나(Arvind Krishna)는 ‘Q 시스템 원’이 아직 초기 단계지만 이를 계기로 양자 컴퓨터 상용화를 실현해나갈 수 있다며, 그 의미를 거듭 강조했다.
지금의 양자컴퓨터 기술로 암호화된 비트코인 화폐를 몰락시키기에는 역부족하다. ⓒ Pixabay
이런 상황에서 NASA, 록히드 마틴, 미국 에너지부 소속의 로스 앨러모스 국립연구소 등은 캐나다의 벤처 기업 D-웨이브(D-Wave)에 이미 1000만~1500만 달러를 지불하고 수천 큐비트 성능의 양자 컴퓨터 구매 계약을 체결해놓은 상태다.
D-웨이브에서는 지난 2011년 128개의 큐비트로 작동한다는 양자 컴퓨터 ‘D 웨이브 1(D-Wave 1)’을 공개한 바 있다. 그러나 양자컴퓨터의 개념을 완전히 구현한 제품이 아니었기 때문에 그 진위 여부를 두고 논란을 불러일으켰다.
2015년에는 ‘D 웨이브 1’의 후속으로 512개의 큐비트를 사용하는 ‘D 웨이브 2(D-Wave 2)’를 선보였는데 구글이 이를 구입하면서 세계적으로 관심이 고조됐다.
‘D-웨이브 2’는 싱글코어 칩을 활용하는 일반 컴퓨터보다 1억 배 이상 빠른 속도로 머신러닝과 음성인식, 자연어 처리를 위해 방대한 데이터를 분석할 수 있는 것으로 알려졌다.
그러나 18일 D-웨이브의 보 에왈드(Bo Ewald) 국제 부문 책임자는 과학전문 매체 ‘기즈모도’지와의 인터뷰에서 “양자 컴퓨터 연구가 대부분 실험 단계에 머물고 있으며 상용화되기까지 오랜 시간이 걸릴 것”이라고 말했다.
D-웨이브의 보 에왈드(Bo Ewald) 국제 부문 책임자는 “양자 컴퓨터 연구가 대부분 실험 단계에 머물고 있으며 상용화되기까지 오랜 시간이 걸릴 것”이라고 말했다. ⓒ Pixabay
양자 컴퓨팅 실현 시기, 크게 엇갈려
‘기즈모도’ 지는 양자 컴퓨터를 놓고 기대와 현실 간의 큰 괴리가 발생하고 있다고 전했다.
첫 번째 오해는 양자 컴퓨터가 초월적 연산 능력이 있다고 여기는 것이다. 이로 인해 개발자와 대중 사이에 양자컴퓨터 개념에 대한 괴리가 발생하고 있다고 전했다.
두 번째 오해는 양자컴퓨팅의 실현 시기다. 개발자들이 양자컴퓨터 구현을 위해 빠르면 수 년, 늦으면 10년의 기간이 필요하다고 주장하고 있지만, 연구가 예정대로 진행되지 않을 경우 수십 년의 기간이 더 소요될 수 있다는 주장도 나오고 있다.
회의적인 주장이 나오고 있는 이유는 당초 목표치에 도달하지 못하는 연구 일정 때문이다.
양자컴퓨터 연구에 참여하고 있는 오크릿지 국립연구소의 트래비스 험블(Travis S. Humble) 수석 연구원은 “R&D와 관련 많은 사람들이 중간을 넘어섰다고 보고 있지만 현장에서는 생각처럼 진전이 이루어지지 않고 있다.”고 말했다.
양자 컴퓨터 개발 현장에서는 연구원들 사이에 당초 목표를 늦춰야 한다는 주장이 빈번하게 제기되고 있다.
인텔에서 양자컴퓨터 연구를 이끌고 있는 제임스 클라크(James Clarke) 박사는 이달 초 언론과의 인터뷰를 통해 “목표에 도달하기 위해 예상보다 훨씬 더 많은 큐비트가 필요할 수 있다.”며 “연구 기간을 연장하는 문제를 신중히 검토하고 있다.”고 말했다.
그럼에도 불구하고 IBM, 인텔, MS 등 주요 기업들이 양자컴퓨터 개발에 수백만에서 수천만 달러의 개발자금을 퍼붓고 있는데 대해 많은 사람들이 의아해 하고 있다.
빅데이터의 보관과 분석, 활용 등을 위해 클라우드(cloud)에 관심을 갖게 되면 그 관심이 양자컴퓨터로 이어질 수밖에 없다. ⓒ Pixabay
영국의 컨설팅회사 CCS는 이런 현상을 필연적인 결과로 보고 있다. 빅데이터의 보관과 분석, 활용 등을 위해 클라우드(cloud)에 관심을 갖게 되면 그 관심이 양자컴퓨터로 이어질 수밖에 없다는 것.
기관, 기업 등의 대규모 투자와 관련 기술 발전으로 예상했던 것보다 양자컴퓨터 완성이 앞당겨질 것으로 보고 있다.
CCS는 또 개발 경쟁에서 우위를 보이고 있는 IBM이 이 경쟁에서 최후 승리자가 될 것이며, 빠르면 2022년에 양자컴퓨터의 상용화가 완성돼 관련된 애플리케이션을 선보일 수 있을 것으로 내다봤다.
양자 컴퓨터를 구현하는 방식은 크게 두 가지다. 아날로그 방식과 디지털 방식으로 분류된다. 아날로그 방식은 D-웨이브가, 디지털 방식은 IBM이 대표하고 있다.
우리가 흔히 아는 양자 컴퓨터는 보통 디지털방식을 말한다. 아날로그방식과 비교했을 때 활용도가 훨씬 다양해 업계에서는 ‘범용 양자 컴퓨터’라고도 부른다. 한편 또 다른 경쟁자 구글의 양자 컴퓨터는 아날로그에 디지털을 통합한 하이브리드 방식을 채택하고 있다.
미래 지식세계를 지배하기 위한 기업들 간의 양자 컴퓨터 개발 경쟁이 어떤 결과를 가져올지 세계의 관심이 집중되고 있다.
이강봉 객원기자
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