양자컴퓨팅이 지닌 미래가치, 상용화를 위해서 치러야할 마라톤게임

최태우 기자 / 기사승인 : 2019-10-29 09:22:13
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인텔은 양자컴퓨팅(quantum computing)이 신약 개발, 금융 모델링, 우주의 원리 등 다양한 분야에서 현재 컴퓨터로는 해결할 수 없는 문제를 해결할 잠재력을 가지고 있다고 믿고 있다.

이를 위해 전세계 학계와 정부, 기술 기업들이 상업적으로 실행 가능한 양자컴퓨팅 시스템을 만들기 위해 노력 중이지만 현실에서 양자컴퓨팅 상용화는 장기적인 관점으로 봐야한다. 즉, 이 여정에서 중요한 이정표들은밝혀지고, 축하하면서, 구축되어야 한다는 것이다.

인텔의 연구원들은 양자컴퓨팅이 기존의 컴퓨팅 시스템이나 가장 강력한 슈퍼컴퓨터로도 처리 불가능한 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 보고 있다.

최근, 구글 연구원들은 ‘양자 우월성(Quantum Supremacty)’이라는 벤치마크 테스트를 통해 기존의 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 빠른 양자의 속도를 시연했다. 구글 팀은 53큐빗(qubit) 초전도체 테스트 칩으로 만든 단일 양자 프로세서로 현존하는 가장 강력한 성능의 슈퍼컴퓨터로는 약 1만년이 소요되는 내용을 200초만에 분석할 수 있는 알고리즘을 설계했다고 확인되었다.

우리는 현존하는 난제를 해결할 수 있는 시스템을 구축하는 단계, 즉 양자 실용성(quantum practicality) 단계로 관심을 돌려야 한다.

인텔 연구원들은 양자 실용성 달성에 필요한 요소를 이해하기 위해 고성능 양자 시뮬레이터를 통해 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터보다 빠르게 풀 수 있는 시기를 예측했다. 테스트에는 도로 교통 관리부터 전자제품 설계에까지 쓰이는 맥스 컷(Max-Cut)이라는 최적화 문제가 활용되었다. 맥스 컷은 변수가 증가하면 복잡도가 기하급수적으로 높아지는 알고리즘이다.

최근에는 맥스 컷 문제의 변수를 증가시키며 노이즈에 강한 양자 알고리즘과 현재 사용 중인 최신 알고리즘을 비교한 바 있다. 광범위한 시뮬레이션을 거쳐 인텔연구소는 양자컴퓨터가 실용적인 문제를 슈퍼컴퓨터보다 빠르게 풀기 위해서는 최소한 수백 큐빗이 안정적으로 작동해야 한다고 밝혔다. 즉, 업계에서 활용 가능한 사이즈의 양자 프로세서를 개발하는 데까지는 수년이 더 소요될 지도 모른다.

인텔은 양자컴퓨팅 스택 전반에서 발전을 가속화하기 위해 파트너 및 연구 커뮤니티와 협업하고 있다. 협업 과정에서 이루는 성취를 통해 진정한 양자 실용성에 점차 근접할 수 있을 것이다.
 

▲ 리치 울리그(Rich Uhlig)인텔 랩 매니징 디렉터
실리콘에서 스핀 큐빗(spin qubit)으로 알려진 기술 발전의 진척에 많은 이들이 기대감을 나타내고 있다. 스핀 큐빗은 초전도체 큐빗보다 더 확장할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.

스핀 큐빗은 단일 전자 트랜지스터와 유사하다. 이는 인텔이 지난 50년간 제조하는데 집중해온 있는 기술이다. 이런 유사성으로 인텔은 대규모 트랜지스터 제조와 적용을 통해 학습한 것을 양자컴퓨팅 연구에 적용할 수 있었다. 


현재 인텔은 최신 인텔 프로세서를 생산하는 동일한 공정과 설비에서 300mm 웨이퍼로 스핀 큐빗을 제조하고 있다. 연구와 피드백 주기를 보다 빠르게 하기 위해 극저온 웨이퍼 프로버(Cryogenic Wafer Prober)로 불리는 새로운 툴을 설계해 300mm 스핀 큐빗 웨이퍼를 대량으로 테스트하고 구체화하고 있다.

양자컴퓨팅은 변혁적인 기술이 될 것이다. 그러나 이 기술이 사람들의 삶을 바꾸기 전에 이 험난한 여정에서 우리는 계속 많은 도전과제들을 극복하며 이정표를 지나가야할 것이다.


글 : 리치 울리그(Rich Uhlig) / 인텔 랩 매니징 디렉터 / 인텔

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