2021.05.13

“10년 전의 AI와 비슷하다”··· ‘퀀텀 컴퓨팅’에 대비하기

Keri Allan | IDG Connect
양자 컴퓨팅에 대한 언급이 늘어난 지 벌써 여러 해가 지났다. 양자 컴퓨팅 분야에 주목할 만한 성과가 출현하고 수백만 달러의 투자가 잇달아 이뤄지고 있는 가운데, 양자 컴퓨팅에 대한 기대감이 확산되기 시작했다.
 
Image Credit : Getty Images Bank

양자 컴퓨팅의 잠재력
양자 컴퓨팅은 막대한 잠재력 때문에 많은 사람들의 마음을 사로잡았다. 각 부문 전문가들은 양자 컴퓨팅이 신약 및 소재 개발에서부터 사이버보안과 기상 예보에 이르기까지 전 분야에 광범위한 영향을 미칠 수 있을 것으로 보고 있다. 기후 변화 대처에도 도움이 될 수 있다.

과학기술 전문 출판사 엘스비어(Elsevier)의 글로벌 전략 네트워크 담당 VP 앤더스 칼슨 박사는 “기술 발전과 애플리케이션의 등장, 그리고 정부 및 기업의 대폭적인 자금 지원 덕분에 (양자 컴퓨팅은) 놓쳐서는 안 될 핵심적인 혁신 기술로서 주류에 진입했다”라고 말했다.

양자 컴퓨터에는 현재 최대 성능의 고전 컴퓨터도 풀기 어렵거나 전혀 손을 댈 수 없는 문제를 해결할 잠재력이 있다. 이를테면 물류 최적화 문제에서부터 신약 발견을 위한 양자 화학, 그리고 소인수분해와 같은 연산 난제에 이르기까지 다양한 문제를 해결할 수 있다. 참고로 소인수분해의 경우 그 난이도로 인해 인터넷 암호화 보안에 활용되고 있다.

양자 컴퓨팅의 작동 방식(짧은 설명!)
양자 컴퓨터의 기본 구성 요소는 비트 또는 큐비트(qubit)라고 하는 것이다. 큐비트는 동시에 여러 상태에 존재할 수 있는데 이를 중첩(superposition)이라고 한다.

IBM 과학기술 부서장 하이케 리엘 박사의 설명에 따르면 큐비트 하나가 동시에 0과 1이라는 두 가지 상태에 있을 수 있다. 따라서 큐비트 2개는 2곱하기 2(22)는 4, 즉, 4가지 상태를 만들 수 있고, 큐비트 2개는 2 곱하기 2 곱하기 2(23)는 8, 즉 8가지 상태를 만들 수 있는 식이다.

“따라서 큐비트를 하나씩 추가할 때마다 중첩 상태의 수는 곱절이 된다. 이것이 바로 양자를 이용한 연산 능력이 기하급수적으로 늘어난다는 것의 의미이다. 상태 수는 놀랍게도 60큐비트만 지나도 세계에서 가장 큰 고전 수퍼 컴퓨터의 저장 용량을 초과할 정도로 늘어나며 몇 백 큐비트를 지나면 눈에 보이는 우주 전체의 원자 수보다도 많아진다”라고 그는 설명했다.

지금은 양자 컴퓨팅 기술에 있어 특히 흥미진진한 시기이다. 기술 회사 허니웰 퀀텀 솔루션즈(Honeywell Quantum Solutions) 대표 토니 어틀리는 향후 1년 내지 1년 반 내에 양자 컴퓨팅이 고전 컴퓨터의 연산 능력을 넘어설 것으로 예상하고 있다.

그는 “고전 컴퓨터에서는 불가능한 것을 양자 컴퓨터가 하는 사례가 향후 1년 내지 1년 반 사이에 더 자주 등장할 것으로 예상한다”라고 말했다.

달아오르는 양자 경쟁
엘스비어는 양자 컴퓨팅의 최신 동향에 대해 영국, 미국, 유럽위원회(EC)가 각각 10억 달러 이상을 양자 컴퓨팅 기술에 투자하는 등 세계는 ‘양자 경쟁’이 한창이라고 최근 보도했다. 양자 컴퓨팅 기술은 그 잠재력 때문에 국가 전략상 중요하다. 양자 컴퓨팅 분야에 최첨단을 달리는 국가라면 차세대 주요 IT 산업으로의 양자 컴퓨팅 활용을 기대할 수 있기 때문이다.

그러나 조기 투자로 이득을 얻는 것은 비단 각국 정부만이 아니라고 가트너 리서치 VP 매튜 브리시는 진단했다. 그는 “지금 투자를 하면 시작이 빨라지므로 향후에 경쟁자에 비해 우위를 점하게 되거나 새로운 양자 또는 하이브리드 기반의 혁신을 통해 소속 업계를 바꾸게 된다. 핵심적인 비즈니스 장점으로는 경쟁 차별화, 기업 혁신 또는 업계 혁신 등이 있다”라고 말했다. 

현재 어디에 와 있는가?
양자 컴퓨팅은 아직 지극히 초창기에 있으며 실제 응용 면에서는 특히 그렇다. 지금 당장의 초점은 양자 컴퓨팅 기술에 대한 이해 제고와 신뢰 확보에 맞춰져 있다.

어틀리는 지금 시점에 대해 ‘찰나’에 해당한다고 표현했다. 고전 컴퓨터의 솔루션과 양자 컴퓨터의 솔루션의 비교 검증이 가능한 시기가 곧 지나갈 것이라는 의미다. 

그는 “1년 반 정도가 지나면 고전적인 방식으로 시뮬레이션 할 수 있는 능력을 양자 컴퓨팅이 넘어설 것이다. 지금 이 시기에 양자 컴퓨터가 제공하는 답변을 검증하여 신뢰를 쌓는 것이 매우 중요하다. 이 시기가 지나면 각 조직에서는 양자 컴퓨터가 결과라고 생각하는 것을 생성해 내고 있다고 ‘믿는’ 수밖에 없다”라고 말했다. 

연구의 대부분은 학계 내에서 진행되고 있다. 그러나 IBM, 마이크로소프트, 구글, NTT 등 일부 기술 회사들은 이 분야에 장기간 투자해 오고 있으며 인텔, 아마존, 알리바바 등 다른 회사들 역시 상당한 투자를 하면서 점점 적극적으로 나서고 있다고 칼슨은 말했다. 다양한 업계의 조직들이 이제 이러한 전문가들과 협업 중이다. 양자 컴퓨팅 기술이 어떤 영향과 이익을 줄 수 있는지 보유한 양자 컴퓨팅 시스템을 활용해 확인하고자 하는 것이다.

칼슨은 “실용 분야에서는 BMW와 허니웰이 공동 작업 중이며 IBM은 델타항공, 다임러, JP 모건 체이스 등 기업 사용자 100곳을 발표한 바 있다”라고 말했다. 

그는 이어 “오늘날 여러 기업들이 양자 컴퓨팅 기술이 장기적으로 가져올 의미를 이해하는 것은 물론, 물류 최적화, 배터리 개발 또는 금융산업에서 경쟁 차별화 기술로서 채택을 고려할 시기를 파악할 목적으로 양자 컴퓨팅을 검토 중이다. 제약 부문에서는 17개 회사가 큐팜(QuPharm) 그룹을 만들어 양자 컴퓨팅 기술을 현실적인 생명 과학 문제에 응용하기 위한 노력을 함께 해 나가고 있다”라고 전했다.

‘양자 준비 태세’ 갖추기
리엘은 오늘날 조직 사이에는 ‘양자 우위’(quantum advantage)에 대한 말이 나오고 있으며 ‘양자 준비 태세’를 갖추는 것이 주요 추세라고 말했다. 그는 다음과 같이 설명했다.

“즉, 양자 컴퓨터를 쉽게 접근할 수 있게 만들고 전 세계적으로 기술을 강화하는 것을 의미한다. 연구에 박차를 가하고 애플리케이션을 개발하는 것은 물론 학습과 교육도 매우 중요하다. 그래서 IBM은 키스킷(Qiskit)이라는 오픈소스 소프트웨어 툴을 개발했다. 키스킷을 사용하면 학생부터 전문가에 이르기까지 누구나 양자 컴퓨터용 프로그램 개발과 코드 작성법을 배울 수 있다.”

분석가들은 향후 5년간 몇몇 장점들이 나타나겠지만 진정한 양자의 장점과 상용 사례가 나오려면 10년 내지 15년은 더 지나야 할 것으로 내다보고 있다.

분석가들은 또한 양자 컴퓨팅 애플리케이션이 본격화될 경우 초기에 적극적이었던 조직들을 따라잡기가 훨씬 더 어려워질 것으로 보고 있다. 그래서 분석가들은 조직들을 대상으로 지금 당장 양자 컴퓨팅 기술 검토에 나설 것을 권고한다.

브리시는 “그렇다고 양자 컴퓨팅 그 자체를 위한 양자 컴퓨팅은 하지는 말아야 한다. (양자 컴퓨팅은) 10년 내지 15년 전의 AI와 마찬가지로 일종의 도구로 생각해야 한다. 지금 양자 알고리즘의 이해와 개발에 투자하면 손 놓고 기다리고 있는 쪽에 비해 상당한 우위를 점하게 될 것”이라고 말했다. 

즉 전문가들은 CIO들이 양자 여정을 오늘부터 시작해야 한다고 주문하고 있다. 향후에 비즈니스 가치를 제공할 가능성이 있는 사용 사례가 있는지 판단해야 한다. 양자 물리학자들을 새로운 직책에 채용해야 한다. 양자 물리학자들은 똑똑하고 채용하기가 비교적 수월하지만, 장기적으로는 채용이 어려워질 것이다. AI 분야에서도 마찬가지였다.

어틀리는 “양자 물리학계 사람들과 접촉점을 마련하는 것이 당장 매우 중요하다. 또한, 회사들은 최소한 양자물리학과 양자역학을 이해하는 소규모 팀을 검토해야 한다. 직접 양자 컴퓨터나 알고리즘을 개발할 능력을 갖출 필요는 없다. 양자 컴퓨팅 알고리즘이 해당 사용 사례에 어떻게 응용될 수 있는지 이해할 수 있으면 된다”라고 말했다. 

양자 컴퓨팅은 여러 부문에 광범위한 영향을 미칠 수 있는 흥미진진한 기술이다. 기업들은 지금의 양자 경쟁에 뛰어들 필요는 없을 지 모르지만 예의 주시할 필요는 있다. 결승선을 꼴찌로 통과하는 일은 없어야 하기 때문이다.
 

ciokr@idg.co.kr



2021.05.13

“10년 전의 AI와 비슷하다”··· ‘퀀텀 컴퓨팅’에 대비하기

Keri Allan | IDG Connect
양자 컴퓨팅에 대한 언급이 늘어난 지 벌써 여러 해가 지났다. 양자 컴퓨팅 분야에 주목할 만한 성과가 출현하고 수백만 달러의 투자가 잇달아 이뤄지고 있는 가운데, 양자 컴퓨팅에 대한 기대감이 확산되기 시작했다.
 
Image Credit : Getty Images Bank

양자 컴퓨팅의 잠재력
양자 컴퓨팅은 막대한 잠재력 때문에 많은 사람들의 마음을 사로잡았다. 각 부문 전문가들은 양자 컴퓨팅이 신약 및 소재 개발에서부터 사이버보안과 기상 예보에 이르기까지 전 분야에 광범위한 영향을 미칠 수 있을 것으로 보고 있다. 기후 변화 대처에도 도움이 될 수 있다.

과학기술 전문 출판사 엘스비어(Elsevier)의 글로벌 전략 네트워크 담당 VP 앤더스 칼슨 박사는 “기술 발전과 애플리케이션의 등장, 그리고 정부 및 기업의 대폭적인 자금 지원 덕분에 (양자 컴퓨팅은) 놓쳐서는 안 될 핵심적인 혁신 기술로서 주류에 진입했다”라고 말했다.

양자 컴퓨터에는 현재 최대 성능의 고전 컴퓨터도 풀기 어렵거나 전혀 손을 댈 수 없는 문제를 해결할 잠재력이 있다. 이를테면 물류 최적화 문제에서부터 신약 발견을 위한 양자 화학, 그리고 소인수분해와 같은 연산 난제에 이르기까지 다양한 문제를 해결할 수 있다. 참고로 소인수분해의 경우 그 난이도로 인해 인터넷 암호화 보안에 활용되고 있다.

양자 컴퓨팅의 작동 방식(짧은 설명!)
양자 컴퓨터의 기본 구성 요소는 비트 또는 큐비트(qubit)라고 하는 것이다. 큐비트는 동시에 여러 상태에 존재할 수 있는데 이를 중첩(superposition)이라고 한다.

IBM 과학기술 부서장 하이케 리엘 박사의 설명에 따르면 큐비트 하나가 동시에 0과 1이라는 두 가지 상태에 있을 수 있다. 따라서 큐비트 2개는 2곱하기 2(22)는 4, 즉, 4가지 상태를 만들 수 있고, 큐비트 2개는 2 곱하기 2 곱하기 2(23)는 8, 즉 8가지 상태를 만들 수 있는 식이다.

“따라서 큐비트를 하나씩 추가할 때마다 중첩 상태의 수는 곱절이 된다. 이것이 바로 양자를 이용한 연산 능력이 기하급수적으로 늘어난다는 것의 의미이다. 상태 수는 놀랍게도 60큐비트만 지나도 세계에서 가장 큰 고전 수퍼 컴퓨터의 저장 용량을 초과할 정도로 늘어나며 몇 백 큐비트를 지나면 눈에 보이는 우주 전체의 원자 수보다도 많아진다”라고 그는 설명했다.

지금은 양자 컴퓨팅 기술에 있어 특히 흥미진진한 시기이다. 기술 회사 허니웰 퀀텀 솔루션즈(Honeywell Quantum Solutions) 대표 토니 어틀리는 향후 1년 내지 1년 반 내에 양자 컴퓨팅이 고전 컴퓨터의 연산 능력을 넘어설 것으로 예상하고 있다.

그는 “고전 컴퓨터에서는 불가능한 것을 양자 컴퓨터가 하는 사례가 향후 1년 내지 1년 반 사이에 더 자주 등장할 것으로 예상한다”라고 말했다.

달아오르는 양자 경쟁
엘스비어는 양자 컴퓨팅의 최신 동향에 대해 영국, 미국, 유럽위원회(EC)가 각각 10억 달러 이상을 양자 컴퓨팅 기술에 투자하는 등 세계는 ‘양자 경쟁’이 한창이라고 최근 보도했다. 양자 컴퓨팅 기술은 그 잠재력 때문에 국가 전략상 중요하다. 양자 컴퓨팅 분야에 최첨단을 달리는 국가라면 차세대 주요 IT 산업으로의 양자 컴퓨팅 활용을 기대할 수 있기 때문이다.

그러나 조기 투자로 이득을 얻는 것은 비단 각국 정부만이 아니라고 가트너 리서치 VP 매튜 브리시는 진단했다. 그는 “지금 투자를 하면 시작이 빨라지므로 향후에 경쟁자에 비해 우위를 점하게 되거나 새로운 양자 또는 하이브리드 기반의 혁신을 통해 소속 업계를 바꾸게 된다. 핵심적인 비즈니스 장점으로는 경쟁 차별화, 기업 혁신 또는 업계 혁신 등이 있다”라고 말했다. 

현재 어디에 와 있는가?
양자 컴퓨팅은 아직 지극히 초창기에 있으며 실제 응용 면에서는 특히 그렇다. 지금 당장의 초점은 양자 컴퓨팅 기술에 대한 이해 제고와 신뢰 확보에 맞춰져 있다.

어틀리는 지금 시점에 대해 ‘찰나’에 해당한다고 표현했다. 고전 컴퓨터의 솔루션과 양자 컴퓨터의 솔루션의 비교 검증이 가능한 시기가 곧 지나갈 것이라는 의미다. 

그는 “1년 반 정도가 지나면 고전적인 방식으로 시뮬레이션 할 수 있는 능력을 양자 컴퓨팅이 넘어설 것이다. 지금 이 시기에 양자 컴퓨터가 제공하는 답변을 검증하여 신뢰를 쌓는 것이 매우 중요하다. 이 시기가 지나면 각 조직에서는 양자 컴퓨터가 결과라고 생각하는 것을 생성해 내고 있다고 ‘믿는’ 수밖에 없다”라고 말했다. 

연구의 대부분은 학계 내에서 진행되고 있다. 그러나 IBM, 마이크로소프트, 구글, NTT 등 일부 기술 회사들은 이 분야에 장기간 투자해 오고 있으며 인텔, 아마존, 알리바바 등 다른 회사들 역시 상당한 투자를 하면서 점점 적극적으로 나서고 있다고 칼슨은 말했다. 다양한 업계의 조직들이 이제 이러한 전문가들과 협업 중이다. 양자 컴퓨팅 기술이 어떤 영향과 이익을 줄 수 있는지 보유한 양자 컴퓨팅 시스템을 활용해 확인하고자 하는 것이다.

칼슨은 “실용 분야에서는 BMW와 허니웰이 공동 작업 중이며 IBM은 델타항공, 다임러, JP 모건 체이스 등 기업 사용자 100곳을 발표한 바 있다”라고 말했다. 

그는 이어 “오늘날 여러 기업들이 양자 컴퓨팅 기술이 장기적으로 가져올 의미를 이해하는 것은 물론, 물류 최적화, 배터리 개발 또는 금융산업에서 경쟁 차별화 기술로서 채택을 고려할 시기를 파악할 목적으로 양자 컴퓨팅을 검토 중이다. 제약 부문에서는 17개 회사가 큐팜(QuPharm) 그룹을 만들어 양자 컴퓨팅 기술을 현실적인 생명 과학 문제에 응용하기 위한 노력을 함께 해 나가고 있다”라고 전했다.

‘양자 준비 태세’ 갖추기
리엘은 오늘날 조직 사이에는 ‘양자 우위’(quantum advantage)에 대한 말이 나오고 있으며 ‘양자 준비 태세’를 갖추는 것이 주요 추세라고 말했다. 그는 다음과 같이 설명했다.

“즉, 양자 컴퓨터를 쉽게 접근할 수 있게 만들고 전 세계적으로 기술을 강화하는 것을 의미한다. 연구에 박차를 가하고 애플리케이션을 개발하는 것은 물론 학습과 교육도 매우 중요하다. 그래서 IBM은 키스킷(Qiskit)이라는 오픈소스 소프트웨어 툴을 개발했다. 키스킷을 사용하면 학생부터 전문가에 이르기까지 누구나 양자 컴퓨터용 프로그램 개발과 코드 작성법을 배울 수 있다.”

분석가들은 향후 5년간 몇몇 장점들이 나타나겠지만 진정한 양자의 장점과 상용 사례가 나오려면 10년 내지 15년은 더 지나야 할 것으로 내다보고 있다.

분석가들은 또한 양자 컴퓨팅 애플리케이션이 본격화될 경우 초기에 적극적이었던 조직들을 따라잡기가 훨씬 더 어려워질 것으로 보고 있다. 그래서 분석가들은 조직들을 대상으로 지금 당장 양자 컴퓨팅 기술 검토에 나설 것을 권고한다.

브리시는 “그렇다고 양자 컴퓨팅 그 자체를 위한 양자 컴퓨팅은 하지는 말아야 한다. (양자 컴퓨팅은) 10년 내지 15년 전의 AI와 마찬가지로 일종의 도구로 생각해야 한다. 지금 양자 알고리즘의 이해와 개발에 투자하면 손 놓고 기다리고 있는 쪽에 비해 상당한 우위를 점하게 될 것”이라고 말했다. 

즉 전문가들은 CIO들이 양자 여정을 오늘부터 시작해야 한다고 주문하고 있다. 향후에 비즈니스 가치를 제공할 가능성이 있는 사용 사례가 있는지 판단해야 한다. 양자 물리학자들을 새로운 직책에 채용해야 한다. 양자 물리학자들은 똑똑하고 채용하기가 비교적 수월하지만, 장기적으로는 채용이 어려워질 것이다. AI 분야에서도 마찬가지였다.

어틀리는 “양자 물리학계 사람들과 접촉점을 마련하는 것이 당장 매우 중요하다. 또한, 회사들은 최소한 양자물리학과 양자역학을 이해하는 소규모 팀을 검토해야 한다. 직접 양자 컴퓨터나 알고리즘을 개발할 능력을 갖출 필요는 없다. 양자 컴퓨팅 알고리즘이 해당 사용 사례에 어떻게 응용될 수 있는지 이해할 수 있으면 된다”라고 말했다. 

양자 컴퓨팅은 여러 부문에 광범위한 영향을 미칠 수 있는 흥미진진한 기술이다. 기업들은 지금의 양자 경쟁에 뛰어들 필요는 없을 지 모르지만 예의 주시할 필요는 있다. 결승선을 꼴찌로 통과하는 일은 없어야 하기 때문이다.
 

ciokr@idg.co.kr

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