가속화되는 양자 컴퓨팅 기술 발전… 비즈니스 활용 계획 마련해야

아직까지 양자컴퓨팅을 사용하지 않은 기업이라면 적어도 양자 컴퓨팅을 어떻게 도입할 것인지 정도는 계획을 세워 두는 것이 좋겠다.

앞으로 늦어도 5~10년 후면 기업들이 양자 컴퓨팅을 통해 중요한 비즈니스 문제들을 해결하는 시대가 올 것이라고 전문가들은 말한다. 글로벌 컨설팅 및 금융 자문업체 딜로이트 LLP (Deloitte LLP)의 매니징 디렉터 데이빗 섀스키는 “양자 컴퓨팅은 단순히 빠르기만 한 것이 아니라, 전혀 새로운 방식에서 문제 해결에 접근한다. 지금까지는 수 주일이 걸리던 업무량을 거의 한 순간에 처리할 수 있게 된다면, 기업의 의사 결정 방식은 물론이고 리스크를 대하는 태도나 제공하는 제품, 서비스에도 많은 변화가 있을 것이다”라고 말했다.

따라서 경영자들과 IT 리더들은 양자 컴퓨터 활용의 전략적, 비즈니스적 결과에 대해 진지하게 고민해 볼 필요가 있다.

이처럼 양자 컴퓨팅에 대한 관심이 뜨거운 이유는 양자 컴퓨팅이 특정 분야(특히 방대한 분량의 데이터를 처리해야 하는 문제 해결)에 있어서 수퍼 컴퓨터보다도 뛰어난 능력을 보여줄 것으로 기대되기 때문이다. 예를 들어, 양자 컴퓨팅을 활용해 인류가 거주 가능한 행성을 찾을 수도 있고, 암이나 알츠하이머 병을 치료하는 방법을 알게 되거나, 복잡한 항공편 비행 스케줄을 보기 좋게 재구성 할 수도 있다.

양자 컴퓨팅은 일반적인 컴퓨터처럼 이진법(비트)을 사용하지 않고, 0과 1이 동시에 될 수 있는 큐비트를 사용한다.

양자 역학의 핵심 중 하나는 양자 시스템이 동시에 하나 이상의 상태가 될 수 있다는 것이다. 다시 말해 큐비트는 다른 큐비트와 상호작용을 하기 전까지는 그 성질을 확인할 수 없다. 직선적인 기존의 컴퓨터와 달리, 양자 컴퓨터는 큐비트 간 상호 작용에 의존하는 방식이어서, 한 번에 하나의 계산만을 처리하는 것이 아니라 모든 가능성을 한꺼번에 계산할 수 있다.

메사추세츠 주 우스터 폴리테크닉 대학의 수학 교수 윌리엄 마틴은“컴퓨팅 분야에서 매우 각광받는 새로운 패러다임이다. 기존의 컴퓨터로는 할 수 없는, 양자 컴퓨팅을 통해서만 해결할 수 있는 다양한 문제들이 산재하고 있다. 양자컴퓨팅이 현실화 된다면 지금까지와는 많은 분야의 판도가 완전히 바뀌게 될 것”이라고 말했다.

지난 달 말 출간한 보고서에서, 딜로이트는 양자 컴퓨팅 기술이 우리가 기대하는 바를 실현시킬 수 있게 되는 날이 멀지 않았으며, 헬스케어부터 제약, 우주 탐사, 제조업에 이르기까지 다양한 분야에 엄청난 영향력을 미치게 될 것이라고 말했다. 더 유용하고, 강력한 양자 컴퓨팅 기술이 개발됨에 따라 관심이 집중되고 있다.

실제로 양자 컴퓨팅 분야는 지난 3년간 1억 4,700만 달러의 벤처 캐피털자금이 유입되었고, 전 세계적으로도 22억 달러 규모의 정부 재정 지원을 받았다고 딜로이트는 밝혔다.

또한, 약 1년 전, 유럽 연합 집행위원회는 향후 10여년 간의 양자 기술 개발을 위한 11억 3,000만 달러 규모의 프로젝트를 발표하기도 했다. 중국 과학원은 지난 달 앞으로 수 년 내에 양자 컴퓨터를 제작하기 위해 노력중이라고 발표하기도 했다.

미국은 양자 컴퓨팅 연구의 주요 투자국이자 IBM, 구글, 마이크로소프트 등 강력한 양자 기술을 보유한 기업들이 있는 나라이기도 하다. 예를 들어, 구글의 경우 클라우드를 통해 기업에게 제공할 수 있는 양자 프로세스 기술을 개발 중이고, 마이크로소프트 역시 지난 가을 “양자 기술의 연구 단계를 지나 엔지니어링 단계로 갈 준비가 됐다”고 발표하기도 했다.

뿐만 아니라 리제티 컴퓨팅(Rigetti Computing), 1Qbit, 캠브릿지 퀀텀 컴퓨팅(Cambridge Quantum Computing) 등 여러 양자 컴퓨팅 스타트업들이 많은 관심을 받고 있다.

이들 모두가 양자 컴퓨터 개발에만 매달리고 있는 것은 아니다. 개중에는 소프트웨어 개발에 집중하는 업체도, 하드웨어 요소나 양자 컴퓨팅 암호기술을 연구하는 업체도 있다. 브리티쉬 콜롬비아 버너비에 위치한 한 기업의 관계자는 ‘D-웨이브 시스템(D-Wave Systems)’이라는 최초의 퀀텀 컴퓨터를 제작 중이라고 밝혔다.

D-웨이브가 정말로 양자 컴퓨터인가에 대한 의문들이 제기되고 있는 가운데, NASA, 구글, 로스 앨러모스 국립연구소, 록히드 마틴 사 등이 D-웨이브 시스템을 테스팅하고 있다. D-Wave 시스템에 대한 이토록 뜨거운 관심은 이 기술 자체에 대한 관심이 그만큼 커졌음을 나타내 주기도 한다.

NASA의 아메스 연구소 익스플로레이션 기술 책임자 루팍 비즈워스는 연구소에 근무하는 700여 명의 직원들 중 10~12명 가량이 양자 컴퓨팅 기술을 연구 중이라고 말했다. 이들이 하는 일에는 D-웨이브 시스템 테스팅도 포함되어 있다. 연구소 R&D 예산 중 약 3백만 달러가 양자 컴퓨팅 연구에 투입된다.

아직까지 NASA에서도 양자 컴퓨팅을 이용해 항공 트래픽을 관리하거나, 국제 우주 정거장의 비행사 일정을 관리하는 등 실제로 문제를 해결하는 단계까지 간 것은 아니지만, 양자 컴퓨터를 활용하는 최적의 방식과 그 기저의 물리학, 그리고 거기에 필요한 프로그래밍 등을 연구하고 있다.

설령 D-웨이브 시스템이 복잡한 계산에 더 적합하다고 해도 실제로 나사에서 문제 해결에 활용될 수 있을 정도로 규모가 크지 않다. 그것이 가능할 정도로 큰 양자 컴퓨터가 개발 되려면 앞으로 5~10년은 더 지나야 한다그 비즈워스는 말했다
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D-웨이브 시스템 테스팅 외에도, NASA는 UC 버클리, 구글, UC 산타 바바라, 리제티 컴퓨팅(Rigetti Computing), 샌디아 국립연구소(Sandia National Labs) 등과 협력하여 양자 기술을 연구 중이다. 비즈워스는 “현재 우리의 관심사는 어떻게 하면 기존의 기술을 이용해 우리의 주요 미션을 가속화 할 수 있는가다. 양자 컴퓨팅은 강력한 테크놀로지이다. 지금은 이 기술이 우리에게 허락할 가능성을 탐색하는 중이다”라고 말한다.

이는 딜로이트 사의 섀스키가 기업들에게 남긴 조언과도 일치한다. 그는 “앞으로 10년 내에 양자 컴퓨팅의 상업적 활용이 가능해 질 것이다. 당장 몇 년 후 일반 기업들에서 양자 컴퓨터를 대량 구매할 수 있는 수준까지 가지는 않겠지만, 분명 양자 컴퓨팅 기술은 빠른 속도로 발전하고 있다. 기업들도 이에 맞춰 기술에 대한 관심을 가지고 어떻게 하면 이를 비즈니스에 적용할 수 있을 지 생각해 보아야 한다”고 말했다.

섀스키는 “이 부분에 대해 많은 시간을 투자할 필요까지는 없지만, 적어도 혁신을 추구하는 진취적 기업이라면 기술의 발전 단계를 관심을 가지고 지켜보고, 필요한 R&D 예산이 확보되어 있는 경우 이 분야에도 일정 부분을 책정해 둘 필요가 있다. 실제로 몇몇 은행들에서도 양자 컴퓨팅 R&R 분야에 수백 만 달러를 투자한 것으로 알고 있다. 이 분야에 대한 관심이 앞으로 더욱 커질 것임을 알 수 있는 부분이다”라고 설명했다.

IBM 리서치의 사이언스 앤 솔루션(Science and Solutions) 부대표 다리오 질은 지난 5년 간 양자 컴퓨팅 기술을 연구해 왔다. IBM사는 1970년대부터 이 기술에 대한 연구를 시작했다. 1년여 전, IBM은 5-큐비트 프로세서를 개발했을 뿐만 아니라, 클라우드를 통해 소비자들에게 제공할 수 있게 되었음을 발표했다.

질에 따르면, IBM은 현재 4만 5,000여 개 대학 및 기업에서 클라우드 기반의 양자 시스템에 관한 30만 건 이상의 실험을 진행하고 있다. 이러한 실험의 목표는 제작 문제를 해결하는 것이기 보다는 양자 기기 활용 방식을 이해하기 위한 목적이다.

그는 “이제는 기업들도 양자 기술에 대해 진지하게 생각해 보기 시작해야 한다는 말에 전적으로 동의한다. 실제로 이 분야에 매우 진지하게 뛰어든 기업들도 적지 않다. 특히 컴퓨팅 기술이 비즈니스의 핵심이라 할 수 있는 기업들의 경우 양자 컴퓨팅은 결코 남의 이야기처럼 무심코 들어 넘길 수 있는 주제가 아니다. 적어도 기업 내 한 사람 정도는 양자 컴퓨팅이 무엇이고, 기업에 어떤 변화를 가져올 지 고민해보아야 한다”고 말했다.

질은 또 IBM이 향후 3~5년 이내로 기업 환경에서 실제 문제 해결에 투입될 수 있는 양자 기기 개발에 집중하고 있다고 덧붙였다. “우리는 이미 상업적 가치를 지닌 양자 기술 개발에 한 발을 들여 놓았다. 90년대 초반 웹이나, 2000년대 초반 모바일을 생각하면 비슷하다. 그 누구도 ‘그 때 조금 더 천천히 시간을 두고 그 기술들에 대해 생각해 볼 걸’이라고 생각하는 사람은 없다. 지금이라도 양자 컴퓨팅이 무엇이고, 그 가능성은 어느 정도인지에 대한 고민을 시작해야 한다”고 덧붙였다. editor@itworld.co.kr