IBM, “금년말 까지 100큐비트 제작” , MS, ” 10 년 내에 1조 큐비트 상용화. “
미래의 먹거리 불루 오션으로 양자 컴퓨터에 대한ㅁ 관심이 고조 되는 가운데 컴퓨터 업계의 선두 주자 마이크로소프트(MS)가 양자컴퓨터 개발에 적극 나설 것이며 그 기간은 10년 내외라고 발표해 큰 관심을 모으고 있다. 도 눈독을 들이고 있다.
외신을 종합하면 전날 MS는 최근 양자 슈퍼컴퓨터 개발 로드맵을 완성하고 그 계획을 구체화한것으로 분석된다.
크리스타 스보르 MS 양자 개발 부사장은 23일 ‘위상 큐비트'(topological qubits)를 이용해 양자 슈퍼컴퓨터를 구축할 것”이라며 “양자 슈퍼컴퓨터 구축은 10년도 채 걸리지 않을 것이라 믿고 있다”고 말했다.
MS측은 현재 양자기술이 가지고 있는 제약을 극복할 수 있는 위상 양자 물질 기반의 ‘위상 큐비트’를 지난해 개발하며 차세대 컴퓨팅 기능을 위한 첫 이정표를 달성했다고 덧붙였다.
마티아스 트로이어 MS 연구원은 “이 큐비트의 개발로 초당 수십억 개의 안정적인 작업을 실행할 수 있다”며 “양자 컴퓨터 구축을 향한 상당한 진전”이라고 설명했다.
양자 컴퓨터는 양자 물리학의 속성을 활용, 계산을 수행해 기존의 컴퓨터보다 빠르고 많은 정보를 처리할 수 있다
기존 컴퓨터는 ‘비트’에 해당하는 양자 정보 단위이지만 양자 컴퓨터는 이진법의 0과 1(참 또는 거짓)을 동시에 나타낼 수 있다는 점에서 다르다.
MS는 로드맵 다음 단계로 하드웨어로 보호되는 큐비트 구축에 초점을 맞출 것이라 밝혔다.
이날 MS는 화학 회사가 신소재 연구 개발 기간을 압축할 수 있도록 돕는 ‘애저 퀀텀 엘리먼트’와 양자기술에 인공지능(AI)을 적용한 ‘애저 퀀텀 코파일럿’을 소개했다.
업계 전반적으로 양자 연구 분야에서 많은 진척이 이뤄지고 있다. 그러나 업계는 양자 시스템 개발이라는 마라톤의 결승점에 다가가기 위해서는 몇 가지의 주요 과제를 극복해야 한다. 최초의 상용 양자 컴퓨터는 초전도체에서 생성된 가상 입자 형태의 큐비트가 5개에 불과했다. 현재 가장 큰 양자 컴퓨터는 IBM의 65큐비트 컴퓨터와 Google의 54큐비트 시스템이다. 후자는 2019년에 처음으로 이른바 양자 우월성을 입증했다고 보고됐다.
유럽 컨소시엄은 2024년까지 100큐비트를 돌파하려고 한다.
최근 IBM의 새로운 “로드맵”이 보여주는 것처럼 IBM의 목표는 훨씬 더 야심적이다.
이에 따르면 IBM은 2023년 말까지 천 큐비트가 넘는 양자 컴퓨터를 개발하는 것이 목표다.
“시스템 당 1천 큐비트 이상이라는 표시는 오늘날 가장 강력한 슈퍼컴퓨터보다 양자 컴퓨터에서 더 효율적으로 문제를 해결할 수 있는 소리 장벽으로 여긴다”고 회사는 말했다.
현재 양자 시스템은 수십 개의 얽힌 큐비트로 실행되지만 실용적인 애플리케이션을 실행하기 위해서는 수만 개, 아니 수백만 개의 큐비트를 원하는 대로 운용할 수 있어야 한다.
대대적인 혁신과 관심이 필요한 첫 번째 영역은 대량으로 제조 가능한 고품질 큐비트를 생성할 수 있는 업계의 역량이다.
현재 나와 있는 소형 초기 양자 컴퓨팅 시스템에 사용되는 큐비트는 품질이 낮아 상용 규모의 시스템 용도로는 사용할 수 없다. 실용적인 응용 영역에서 양자 프로그램을 실행할 수 있는 대규모 시스템을 구축하기 위해서는 수명이 더 긴 큐비트와 큐비트 간의 더 높은 연결성이 필요하다.
특히 현재 큐비트는 큐비트 자체가 위치하는 극저온 냉동고 외부에서 작동하는 대규모 제어 전자 장비를 사용해 제어한다. 큐비트는 손상에 극도로 취약하다. 대부분의 큐비트는 오류를 일으킬 수 있는 열 노이즈 및 전기적 노이즈를 최소화하기 위해 극단적으로 낮은 온도(절대영도보다 미세하게 더 높은 정도의 온도)에서 작동해야 한다. 즉, 당장 소수의 큐비트로 간단한 작업을 수행하려고 해도 극저온 냉동고로 수백 개의 전선을 연결해야 함을 의미한다. 상용 규모의 양자 컴퓨팅 시스템이라면 수백만 개의 전선을 큐비트 체임버에 연결해야 할 것이다. 실용적이지 않고 확장성도 없다.
양자 컴퓨팅은 프로그램 실행 방법이 전혀 다른 완전히 새로운 유형의 컴퓨팅이므로 양자에 맞게 개발된 하드웨어와 소프트웨어, 애플리케이션이 필요하다. 즉, 양자 컴퓨팅을 위해서는 애플리케이션, 컴파일러, 큐비트 제어 프로세서, 제어 전자 장비, 큐비트 칩 소자 등 스택의 모든 수준에서 새로운 구성요소가 필요하다. 이와 같은 양자 구성요소가 함께 동작하도록 하는 것은 새로운 양자 댄스의 안무를 짜는 것과 같다고 얘기 된다.
이런 이유로 양자 하드웨어와 소프트웨어 혁신팀 간의 협업이 매우 중요하다. 양자 컴퓨팅은 컴퓨팅 성능의 기하급수적 증대를 약속한다. 연구원들은 양자 시스템의 잠재력과 현재의 개발 진행 상황에 들떠 있지만, 이제 마라톤의 첫 구간을 지나고 있을 뿐이라는 점도 인식하고 있다. 결승점을 통과할 날을 고대하고 있다.
