퀀텀컴퓨터

뷰스레터 구독자 여러분 안녕하세요, 박원익입니다. 저는 최근 워싱턴 D.C. 출장을 다녀왔습니다. 도도하게 흐르는 포토맥 강과 아름답게 물든 단풍이 매우 인상적인 도시였습니다. 특히 도심에 위치한 백악관, 워싱턴 기념탑 같은 대형 상징물, 넓고 깨끗한 도로는 방문객들에게 ‘이곳이 미국의 수도’라고 외치는 듯했습니다. 워싱턴 DC는 미국 어느 주에도 속하지 않은 독립 행정 구역입니다. 50개 주를 아우르는 포괄성, 어느 한쪽으로 치우치지 않는 중립성을 갖추기 위함입니다. 국제통화기금(IMF)을 비롯한 다양한 국제기구 본부, 174개국 대사관이 워싱턴 DC에 있는 이유입니다. 그런 면에서 DC는 ‘한국혁신센터(Korea Innovation Center, KIC) 워싱턴DC’가 주관한 ‘디파이 컨퍼런스(DEFY Conference)’에도 적격인 장소였습니다. 디파이 컨퍼런스는 미국 시장 진출 및 투자 유치를 원하는 한국 스타트업과 미국 벤처투자자, 정책 담당자, 대학 등 다양한 생태계 관계자들의 교류를 돕기 위한 행사입니다. 역사적인 건물 ‘로널드 레이건 빌딩’에서 열린 이번 행사에는 실제로 미국 전역과 한국에서 다양한 전문가, 기업가, 투자자들이 모였습니다. 다양한 스타트업이 혁신 사례를 공유하고 미국 주 정부, 투자사, 기업과의 협업을 모색할 수 있는 자리였습니다.

김정상 아이온큐 창업자 겸 최고기술책임자(CTO)는 10월 31일(현지시각) 미국 워싱턴 D.C. 로널드 레이건 빌딩에서 열린 디파이 컨퍼런스(DEFY Conference) 첫째 날 기조연설에서 “불가능하다고 여겨지던 문제를 해결할 수 있을지 모른다는 점에서 양자 컴퓨팅은 매우 매력적인 기회”라며 이같이 말했다. 과학적 발견에서 기술 혁신이 탄생하고 추후 널리 받아들여지는데, 양자역학 및 양자 컴퓨터도 비슷한 경로를 밟고 있다는 주장이다. 듀크대 전자·컴퓨터공학과 교수이기도 한 김 CTO가 바라보는 양자 컴퓨팅 시대는 어떤 모습일까.

뷰스레터 구독자 여러분 안녕하세요? 저는 지난 11월 28일부터 12월 2일까지 미국 라스베이거스에서 진행된 세계 최대 클라우드(서버 같은 컴퓨팅 자원을 온라인으로 제공해주는 서비스) 컨퍼런스 ‘아마존웹서비스(AWS) 리인벤트(Re:Invent) 2022’에 다녀왔는데요. 올해 AWS 리인벤트에서는 무엇이 화두였는지 전해드리려고 합니다. 이번 AWS 리인벤트 2022는 3년 만에 오프라인으로 개최됐습니다. 코로나19 팬데믹의 영향으로 비대면(2020), 온오프라인 하이브리드(2021)로 열렸다가 정상화된 것인데요, 오랜만에 오프라인으로 열린 행사인 만큼 많은 클라우드 업계 관계자, 엔지니어, 관람객들이 참여, 인산인해를 이뤘습니다. 다양한 강연, 교육 세션, 기술 데모에 참여하기 위해 길게 늘어선 줄을 행사장 곳곳에서 발견할 수 있었습니다. AWS에 따르면 이번 리인벤트 2022에는 총 5만 명이 등록했습니다. 한국에서 참여한 인원도 1500명에 달했는데요. AWS 고객사인 삼성전자, CJ, 한진, LG CNS, SK에코플랜트, 쿠팡, 제페토, 카카오게임즈, 카카오스타일, 모라이 등이 클라우드 기술 적용 사례를 발표했고, AWS MSP(Managed Service Provider, 클라우드 도입 및 관리 서비스) 업체인 베스핀글로벌과 메가존클라우드도 수백 명의 한국 고객사 관계자들과 함께 행사에 참여했습니다. 전 세계 주요 기업, 개발자들이 AWS 리인벤트 행사에 관심을 갖고, 참여하려는 이유는 무엇일까요? 

디지털 컴퓨팅 기술의 진화는 궁극적으로 인류에 어떤 이득을 가져다줄까? 효율성을 극대화하는 것 뿐만은 아닐 것이다. 실제 세계에서 시간, 장소의 제약으로 하지 못했던 일들을 가상의 환경에서 할 수 있다면 인류가 극복하지 못했던 과제를 해결할 수 있을 것이다. 기후변화 등 자연재해의 극복, 암 알츠하이머 등 불치병 치료 등이다. 특히 향후 10년간 양자 컴퓨팅(퀀텀 컴퓨팅)과 컴퓨터 시뮬레이션 기술의 진화와 만남은 혁명적 변화를 가져올 수 있다. 버너 보겔스(Werner Vogels) 아마존닷컴 최고기술책임자(CTO)가 그 단초를 줬다. 보겔스 CTO는 1일(현지시각) 미국 라스베이거스에서 열린 ‘아마존웹서비스(AWS) 리인벤트(re:Invent) 2022’ 기조연설에서 “향후 10년간 퀀텀 시뮬레이션의 시대가 온다"며 "시뮬레이션을 통해 실험하고, 측정하며 배울 수 있다”며 이같이 말했다.  인류가 '시뮬레이션(모의 실험)'을 통해 문제를 해결한 것은 기원전으로 거슬러 올라간다. 로마 시대 장군들은 목검을 이용해 모의전투를 벌였고, 레오나르도 다빈치는 모형도를 그려 사고 실험을 했다. 1950년대에 활약한 수학자이자 컴퓨터 공학자 존 폰 노이만의 등장 이후에는 현대적 의미의 시뮬레이션이 급격히 발전했다. 보겔스 CTO는 “ 특히 물리적 제약 때문에 무언가를 실제 세계에서 즉시 구현할 수 없을 경우 시뮬레이션을 해보는 게 매우 중요하다”며 “AWS는 클라우드 기반으로 모든 분야에서 시뮬레이션이 가능하도록 돕고 있다”고 강조했다. 그는 이어 “시뮬레이션을 활용하면 위험한 시나리오에도 대응할 수 있다. 자율주행 자동차 학습이 대표적인 예”라며 “자율주행 기술 기업 ‘오로라(Aurora)’는 실제 트럭으로 시험 운행을 하기 전 200만 번 이상의 비보호 좌회전을 시뮬레이션으로 수행했다”고 설명했다. 아마존은 2019년 실리콘밸리 유명 벤처캐피털 세콰이어캐피털 등과 함께 미국 자율주행 트럭 스타트업 오로라에 5억3000만달러(약 6900억원)를 투자한 바 있다. 보겔스 CTO는 “시간을 조작(manipultaion), 즉 단축할 수 있다는 점도 시뮬레이션의 큰 이점”이라며 “AWS는 대규모 공간 시뮬레이션 구축 서비스인 ‘심스페이스 위버(SimSpace Weaver)’를 통해 숲 조성(재식림) 기업 ‘테라포메이션’의 숲 조성 시뮬레이션도 돕고 있다”고 했다.

구글 등 빅테크 기업들이 퀀텀컴퓨터(양자컴퓨터) 개발에 열을 올리고 있다. 이런 가운데 관련 분야에 대한 투자자들과 관심도 커지고 있다. 양자컴퓨터란 현존하는 컴퓨터 중 가장 뛰어난 슈퍼 컴퓨터가 수천 년이 걸려도 풀기 힘든 문제를 단 몇 초안에 수행하는 컴퓨터다. 기존 컴퓨터는 정보를 0 또는 1로 나눠 비트(Bit)라는 단위로 처리한다. 그러나 양자컴퓨터의 큐비트(Qubit)는 동시에 0과 1로 처리가 가능하다. '중첩과 얽힘'이라는 양자 역학의 원리에 따라 엄청나게 많은 경우의 수 조합을 한꺼번에 계산할 수 있다. 실제 구글은 3년 전 슈퍼컴퓨터로 1만 년이 걸리는 연산을 200초 만에 푸는 '53 큐비트' 양자컴퓨터 '시커모어'를 개발했다고 발표한 바 있다. 이 때문에 양자컴퓨터는 그간 인류가 풀지 못했던 난제들을 해결, 인류의 미래를 바꿀 수 있는 ‘게임 체인저’로 평가받는다. 퀀텀컴퓨터 개발은 어느 정도 단계에 와 있을까. 지난 24일 CNBC는 양자컴퓨터는 수십 년 동안 점진적으로 발전해왔고, 기술 대기업과 신생 기업이 상용화를 시작하기 직전에 와 있다고 전했다. 앞서 순다이 피차르 알파벳 CEO도 지난 2019년 스위스 다보스에서 열린 세계경제포럼에서 "양자컴퓨터가 자연 세계에 대한 인류의 이해도를 높일 것으로 기대하며 신약과 더 나은 배터리를 개발할 수 있는 기회를 가져올 것"이라면서 "향후 5~10년 이내에 구체적인 결과물을 가져올 것"이라고 언급한 바 있다.실제 시장은 빠르게 성장하고 있다. 리서치 회사 가트너에 따르면 기술 대기업의 40%가 오는 2025년까지 자체적인 양자 프로젝트를 시작할 것으로 예상된다. 또 양자컴퓨터의 대규모 투자비용과 부피를 감안할 때 대부분의 기업이 클라우드 기술을 활용할 것으로 전망했다. 신생 기업들도 잇따라 투자를 유치한 바 있다. 양자컴퓨터는 일반적으로 초저온에서만 구동이 가능하기 때문에 대형 하드웨어 장비를 구비해야 한다. 이에 관련 기술을 개발하는 신생 업체들이 늘었고, 지난해 벤처캐피털의 투자 규모는 14억달러에 달했다. 시장규모도 계속 커지고 있다. 투자은행 코웬에 따르면 양자 컴퓨팅 하드웨어와 서비스 시장 규모는 연간 50%씩 성장하고 있다. 지난해 4억 7500만달러 규모에서 오는 2025년까지 약 25억달러, 2030년 190억달러 규모의 시장으로 성장이 기대된다. 양자컴퓨터는 분자의 화학반응을 시뮬레이션할 수 있기 때문에 재료 과학이나, 약물 개발 분야에서 탁월한 성과가 기대된다. CNBC는 "제약, 화학, 자동차 분야에서 가장 먼저 혜택을 받게 될 것"이라고 분석했다. 크리쉬 샌커 코웬 애널리스트는 "대부분의 기업들이 상용화를 위한 충분한 큐비트를 얻기 위해 향후 3~5년을 목표로 세우고 있다"라고 덧붙였다.

구글이 지난 21일(현지시간) 미국 캘리포니아주 산타바바라에 있는 구글 퀀텀 AI 랩을 공개했다. 구글이 미디어를 초청해 이 연구소를 개방한 것은 처음이다. 이곳에서는 '꿈의 기술'로 불리는 퀀텀(양자) 컴퓨터 개발이 이뤄지고 있다. 구글은 지난 2019년 ‘시카모어(Sycamore)’라는 퀀텀 컴퓨터를 세상에 공개했다. 구글에 따르면 슈퍼컴퓨터로 1만 년이 걸리는 연산을 단 200초 만에 수행할 수 있다. 퀀텀 컴퓨터는 기존 컴퓨터와는 완전히 다른 방식으로 구동된다. 그러나 구동되는 방식, 그리고 개발 과정 등에 대해서는 알려진 바가 없었다. 이날 퀀텀 AI 캠퍼스 투어는 에릭 루세로 구글의 수석 퀀텀 엔지니어가 진행했다. 그는 2015년 구글에 입사했다. 지난 2019년 퀀텀 프로세서인 '시카모어' 개발에 주도적인 역할을 했다. 퀀텀 AI 랩 투어 행사 직후 에릭 루세로 구글 수석 퀀텀 엔지니어를 인터뷰했다. 루세로 엔지니어와의 인터뷰를 일문일답으로 정리했다. 👉 [르포] 이것이 세상 바꿀 양자컴퓨터...구글 ‘퀀텀 캠퍼스’를 가다

지난 21일(현지시간) 캘리포니아주 산타바바라에 위치한 구글의 ‘퀀텀 AI 캠퍼스’. 인근 호텔에서 우버를 타고 10분 남짓 이동해 산업용 빌딩 단지에 들어섰다. 3층짜리 건물은 이렇다 할 간판과 표지판이 없어 잘못 찾아온 것이 아닌가 하는 착각마저 들었다. 차에서 내려 건물을 한 바퀴 돌았다. 여전히 공사가 이뤄지고 있는 곳도 있었다. 뒤편이라고 생각한 곳에 작은 문이 등장했다. 입구 왼편에 ‘GQ 2 헤드쿼터, 구글 AI 퀀텀’이라는 작은 간판이 눈에 들어왔다. 중요한 프로젝트가 진행 중인 비밀 기지처럼 보였다. 문을 두드리자 낯익은 얼굴이 반갑게 인사를 건네면서 나왔다. 얼마 전 TV에서 본 정김경숙 구글 커뮤니케이션 디렉터였다. 그는 최근 나이 오십에 미국의 구글 본사로 건너간 일화를 엮은 ‘계속 가봅시다 남는 게 체력인데'라는 책의 저자로 유명세를 탔다. 간판도 제대로 없어서 찾기 힘들었다는 기자의 말에 그는 “원래 구글은 간판이나 이런 조형물을 크게 달지 않는다”라고 설명했다.