퀀텀 컴퓨팅(Quantum computing)은 양자 기술(Quantum technology)의 대표주자로 인공지능(AI)과 함께 최근 글로벌 시장에서 가장 각광받고 있는 분야다. 디지털 컴퓨팅이 주도하는 기존 컴퓨터의 패러다임을 완전히 바꿀 것으로 예상되는 퀀텀 컴퓨팅은 기존 컴퓨터가 풀기 어려운 미지의 영역까지도 해결의 실마리를 제공하는 막강 영향력을 행사할 것으로 기대한다. 이에 따라 우리 정부도 양자 기술의 선도국가가 되기 위해 노력하고 있다. 그렇다면 퀀텀 컴퓨팅 ‘격전지’에서는 어떤 일이 벌어지고 있는지 따라가 보기로 한다. <편집자 주>

 

 

[뉴스투데이=최봉 산업경제 전문기자] 퀀텀 벤치마킹 이니셔티브(QBI)는 상업적 양자 환경을 평가하고 혁신적인 퀀텀 컴퓨팅으로 나아가는 타당한 경로를 지원하는 프로그램이다.

 

DARPA는 이 프로그램이 기업 간 경쟁이 아니라, 유용한 퀀텀 컴퓨터를 개발할 가능성이 있다고 판단되는 모든 기업을 대상으로 하는 조사라고 강조한다.

 

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• QBI, 두 개의 DARPA 프로그램(퀀텀 벤치마킹과 US2QC)에서 파생된 것

 

QBI는 퀀텀 컴퓨팅 애플리케이션과 알고리즘을 벤치마킹하고 양자 컴퓨터 하드웨어의 발전을 검증하기 위한 노력을 크게 확대할 것이다.

 

QBI는 두 개의 DARPA 프로그램에서 파생된 것이다. 즉 퀀텀 벤치마킹과 US2QC(Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing, 유틸리티 규모 퀀텀 컴퓨팅 개발 시스템)이 그것이다.

 

전자는 영향력의 척도를 결정하기 위한 것이다. 이는 완벽하게 작동하는 퀀텀 컴퓨터가 나타난다면 일반 컴퓨터가 할 수 없는 일을 퀀텀 컴퓨터가 해낼 수 있을지를 보는 것이다.

 

후자는 산업적으로 유용한 내결함성 퀀텀 컴퓨터를 구축하는 것이 가능한지 묻는다.

 

간단히 말해, QBI는 퀀텀 벤치마킹의 소프트웨어 및 애플리케이션 중심과 US2QC의 퀀텀 컴퓨팅 하드웨어 검증 중심을 결합한 것이다.

 

 

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• 주요 참여 기업 – 퀀티넘, 애틀랜틱 퀀텀

 

QBI 프로그램에는 우선 15개 기업이 선정되었으며 3개 기업은 협상이 진행 중이다. 미국 소재 기업이 8개로 가장 많고, 캐나다 3개, 영국과 호주 각 2개씩으로 구성되어 있다.

 

이들 기업 중 몇몇에 대해 살펴보도록 하겠다.

 

퀀티넘(Quantinuum)은 업계에서 가장 진보된 양자 시스템과 검증된 확장성을 자랑하는 100억달러 규모의 기업 가치를 자랑하는 기업으로 2030년대 초까지 유틸리티 규모 퀀텀 컴퓨팅을 제공할 계획이다.

 

지난해에 퀀티넘은 2029년까지 완전 내결함성을 갖춘 범용 퀀텀 컴퓨터를 개발하기 위한 로드맵을 발표했다. 이 공개 로드맵 외에도 퀀티넘은 QBI의 목표에 맞춰 2030년대 초반에는 더 큰 규모의 머신으로 확장할 계획이다.

 

마이크로소프트와 엔비디아는 상업적으로 확장 가능한 퀀텀 컴퓨팅 개발을 위해 퀀티넘과 오랜 기간 협력해 온 경험을 바탕으로 퀀티넘의 QBI A 단계 프로젝트에 참여할 예정이다.

 

 

애틀랜틱 퀀텀(Atlantic Quantum)은 유틸리티 규모 퀀텀 컴퓨팅을 위한 최초의 양자 집적 회로를 개발하고 있다.

 

완전한 유틸리티 규모 퀀텀 컴퓨팅(USQC, utility-scale quantum computing) 시스템은 애틀랜틱 퀀텀의 초전도 플럭스오니움(fluxonium) 기반 퀀텀 프로세서를 근간으로 하며, 극저온 전자 제어가 함께 배치될 예정이다.

 

플럭스오니움 큐비트는 내재적 잡음 보호 기능을 통해 낮은 오류율을 제공한다.

 

애틀랜틱 퀀텀은 QBI를 통해 플럭스오니움 큐비트와 극저온 전자 제어를 결합하면 실제 퀀텀 애플리케이션에 필요한 성능과 확장성을 제공할 수 있음을 입증할 수 있다고 자신한다.

 

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• 영국 소재 기업 2곳 참여 - 퀀텀 모션, 옥스포드 아이오닉스

 

QBI에 참여하는 영국 소재 기업은 퀀텀 모션(Quantum Motion)과 옥스포드 아이오닉스(Oxford Ionics)이다.

 

퀀텀 모션은 유니버시티 칼리지 런던과 옥스퍼드 대학교의 연구자들이 설립한 퀀텀 컴퓨팅 스케일업 기업이다.

 

퀀텀 모션은 스마트폰과 컴퓨터의 칩 제조에 이미 널리 사용되는 실리콘 기술과 호환되는 내결함성 퀀텀 컴퓨팅 아키텍처를 개발하고 있다.

 

내결함성 퀀텀 프로세서는 화학, 재료 과학, 의학, 인공지능 등 다양한 분야에서 현재 해결이 어려운 문제들을 풀어나가는 것을 목표로, 가장 강력한 퀀텀 알고리즘을 지원할 것으로 기대한다.

 

 

트랩 이온(trapped-ion) 퀀텀 컴퓨팅 분야의 선두 기업 중 하나인 옥스포드 아이오닉스는 뛰어난 기술력과 유틸리티 규모의 내결함성 퀀텀 컴퓨터 개발 로드맵을 인정받아 QBI 프로그램에 선정되었다.

 

옥스포드 아이오닉스는 설립 이후 세계 최고 성능의 퀀텀 플랫폼과 기존 반도체 공급망의 역량을 결합해 시장을 선도하는 퀀텀 컴퓨터 구축에 혁신적인 프로세스를 개척해 왔다.

 

이 기업 퀀텀 컴퓨터의 핵심은 특허받은 전자 큐비트 제어 기술이다. 이 기술은 레이저 대신 전자 장치를 사용해 원자 큐비트를 제어한다.

 

옥스포드 아이오닉스는 이 기술을 빠르게 검증하고 상용화했다. 2024년에는 2천만달러의 매출을 달성했으며, 퀀텀 소프트웨어 및 오류 수정 공급업체부터 에어버스와 같은 대기업에 이르기까지 다양한 파트너와 협력해 자사 하드웨어를 활용한 중요 애플리케이션 연구를 수행하고 있다.

 

다음 편에서 QBI 프로그램 참여 기업에 대해 계속 살펴보겠다.

 

 

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