[과학을 읽다]막오른 1000큐비트 양자컴퓨터 시대

IBM·아톰컴퓨팅 등 연이어 고성능 양자컴퓨터 공개
양자컴퓨터, 슈퍼컴 수준의 역할 가능해져
진정한 양자컴 역할 위해서는 더 큰 발전 필요

인공지능(AI) 시대가 열리며 AI 학습을 위한 그래픽프로세서(GPU)가 반도체 시장의 총아로 떠올랐지만, 컴퓨터의 계산 능력을 키우려는 노력도 게을리할 수 없다. IT업계와 과학계가 꿈의 기술 양자컴퓨팅에 주목하는 이유다. 꿈의 기술로만 취급되던 양자컴퓨팅이 최근 현실 세계로 다가왔다.

IBM이 선보인 양자컴퓨터 퀀텀 시스템 투. 사진제공=IBM

현재의 컴퓨터들은 0과 1로 구성된 이진법을 계산에 사용한다. 이에 반해 양자컴퓨터는 양자역학에 기반해 0과 1을 동시에 다룰 수 있어 연산 속도와 처리 용량이 급격히 치솟는다. 미국 마이크로소프트(MS)가 오픈AI와 함께 생성형 AI에 주력했다면 컴퓨터의 시조격인 IBM은 양자컴퓨터에 주력해왔다. IBM이 지난 4일 공개한 신형 양자컴퓨터는 이목을 끌기에 충분했다는 평이다. 이 양자컴퓨터의 연산속도가 1121큐비트에 달했기 때문이다. IBM은 2022년 433큐비트의 속도로 가장 빠른 양자컴퓨터라는 기록을 세웠지만 1년 만에 속도를 배 이상 끌어 올렸다.

이는 지난 10월 양자컴퓨터 스타트업인 아톰컴퓨팅의 양자컴퓨터가 기록한 연산속도 1180큐비트보다는 소폭 느리지만 1000큐비트를 돌파했다는 점에서 중요한 이정표라는 분석이다. 아톰컴퓨팅은 IBM이 지난해 발표한 1000큐비트 달성 목표를 한 달 앞서 추월하는 성과를 올렸다.

현재까지 공개된 양자컴퓨터 중 1000큐비트 이상의 속도를 보인 것은 아톰컴퓨팅과 IBM이 유일하다. IBM의 양자컴퓨터가 비록 2위의 속도를 기록했지만, 속도의 격차보다는 1000큐비트를 넘긴 것이 더 중요한 포인트다.

두 회사는 다른 방식의 양자컴퓨터를 만든다. 아톰컴퓨팅의 양자컴퓨터는 중성원자를 사용해 정보를 처리한다. IBM은 초전도 전기회로에 기반한 프로세서로 양자컴퓨터를 가동한다. 이번에 IBM이 공개한 양자컴퓨터용 프로세서는 성능 위주의 ‘콘도르’와 정확성 위주의 ‘헤론’이다.

아톰 컴퓨팅의 양자컴퓨터. 사진제공=아톰컴퓨팅

불과 한 달여 만에 두 곳의 양자컴퓨터가 1000큐비트의 속도를 넘기면서 양자컴퓨터 산업에 중요한 이정표가 형성됐다는 분석이 나온다.

1000큐비트 경쟁은 양자컴퓨터의 역할에도 중요한 의미를 부여한다. 1000큐비트의 속도를 가진 양자컴퓨터는 본격적으로 각종 연구에 활용할 수 있기 때문이다. 슈퍼컴퓨터 수준의 능력을 말한다. 결국 양자컴퓨터의 상용화의 기준은 1000큐비트라고 보면 된다.

벤 블룸 아톰컴퓨팅 최고기술책임자 겸 창업자는 "1000큐비트 돌파는 기념비적인 성과"라고 설명했다. 다만 바꿔 말하면 양자컴퓨터가 더 많은 발전이 필요하다는 의미로도 볼 수 있다. 과학 매체 뉴사이언티스트는 양자컴퓨터가 진정한 잠재력을 발휘하기 위해서는 수백만 큐비트에 도달해야 할 수 있다고 지적했다. 1000큐비트의 속도와는 별도로 큐비트의 안정성과 신뢰성도 중요하다. IBM이 발표한 ‘헤론’이 133큐비트의 성능에도 불구하고 이목을 끈 이유는 양자컴퓨터의 최대 약점인 계산 실수를 보완해준다는 점이다. 기존 시스템과 비교해 오류 향상률이 5배나 되기 때문이다.

양자컴퓨터 자체만으로는 부족하다. 하드웨어는 소프트웨어와 함께 발전해야 한다. 양자 컴퓨터로 무언가를 할 수 있도록 해줄 애플리케이션(앱) 기술이 꼭 필요하다. IBM은 양자컴퓨터 앱 개발을 위한 오픈소스 소프트웨어 개발 플랫폼인 퀴스킷을 공개하며 앞서가고 있다.

윤석열 대통령도 양자컴퓨터의 중요성을 거듭 강조한 바 있지만 해외 기업들과 비교해 한국의 양자컴퓨터 개발은 아직 갈 길이 멀다. 과학기술정보통신부는 2031년까지 9960억원을 투입해 1000큐비트 성능의 양자컴퓨터를 개발한다는 목표를 마련하고 있다.