AWS "갈 길 먼 양자컴퓨팅, 클라우드로 장벽 넘는다"

"양자컴퓨팅은 막대한 가능성을 가지고 있지만 안정성, 비용 등 극복해야 할 많은 문제가 남았다. 이 가능성을 실현하기 위해 클라우드를 통해 양자컴퓨팅 인프라 저변을 확대할 것이다."

아마존웹서비스(AWS)의 양자 기술 총괄 디렉터 시모네 세베리니 박사는 24일 서울 강남구 AWS 코리아 오피스에서 개최한 'AWS 양자컴퓨팅 기자간담회'에서 이와 같이 말하며 AWS의 양자컴퓨팅 기술 현황을 소개했다.

양자컴퓨터는 큐비트를 이용해 중첩 등 양자역학 현상을 사용해 특정 문제에서 기존 컴퓨터보다 비하급수적으로 적은 게이트로 문제를 해결할 수 있는 것이 특징이다. 이를 통해 기존 슈퍼컴퓨터로 수억 년 걸릴 문제를 몇 분 만에 해결하는 것도 가능하다.

중첩과 얽힘을 활용한 병렬 연산은 암호 해독, 최적화 문제, 화학 시뮬레이션 등 다양한 분야에서 혁신적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 주목받고 있다.

시모네 세베리니 박사는 다만 모든 문제나 계산에 적용되는 것이 아니기 때문에 양자컴퓨터와 기존 컴퓨팅 인프라는 공존할 것이라고 설명했다.

복잡한 문제 해결에 강력한 잠재력을 지니고 있지만 외부 자극에 민감한 큐비트로 인해 안정성 문제가 아직 해결되지 않았으며, 이로 인해 큐비트 수를 확장하기에도 어려움을 겪고 있다.

AWS는 양자컴퓨팅 도전 과제를 해결하기 위해 AWS 양자컴퓨팅 센터를 설립하고 양자 오류 수정, 하드웨어 설계, 극저온 기술 개발 등 근본적인 기술 문제를 연구하고 있다.

더불어 캘리포니아 공대(Caltech), MIT, 스탠퍼드 대학교 등과 협력해 양자컴퓨팅 기술 발전을 도모하고 있다. 초전도체를 기반으로 한 양자 컴퓨터를 개발하며

세베리니 박사는 "AWS 양자컴퓨팅 센터는 단순한 연구소가 아니라, 학문적 연구와 상업적 응용의 교차점을 만드는 장소"라며 "우리는 양자컴퓨팅 오류 수정에 역점을 두고 연구 개발을 진행 중"이이라고 설명했다.

또한 일반 사용자들이 양자 알고리즘을 구축, 테스트, 실행할 수 있는 클라우드 기반 환경을 체험할 수 있도록 AWS 브라켓을 제공 중이다.

브라켓은 연구자와 기업들이 양자컴퓨터를 시뮬레이션하거나 실제로 활용할 수 있는 양자컴퓨팅 클라우드 플랫폼이다. D-웨이브, 아이온큐 등 여러 양자 하드웨어 제공업체의 기술을 클라우드 환경에서 통합 제공한다.

세베리니 박사는 "브라켓은 특정 산업 분야에 활용이 제한된 양자컴퓨터 서비스를 다양한 산업에서 활용하고 체험하며 사용자 저변을 확대하기 위함"이라며 "막대한 비용과 기술력을 요구하는 양자 컴퓨터를 일반 기업에서 활용하기 어려운 만큼 클라우드 기반 서비스는 최적의 접근성을 제공한다"고 설명했다.

AWS에서 브라켓을 통해 제공 중인 아이온큐의 양자컴퓨터(이미지=아마존)

현재 국내외 여러 기업과 학술 조직에서 브라켓을 활용한 연구가 이뤄지고 있다.

서울시립대학교 연구팀은 AWS의 아마존 브라켓을 활용해 비선형 유체역학 방정식 해결을 위한 양자 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘은 비선형성 처리를 위해 큐비트를 재활용하며, 선형적 큐비트 스케일링을 통해 효율적인 계산을 실현할 수 있었다.

JP모건 체이스는 AWS의 아마존 양자 솔루션 랩을 활용해 라이드버그 원자 배열을 기반으로 한 최대 독립 집합 문제(MIS)를 연구했다. 이 연구는 금융, 통신, 네트워크 설계 등 다양한 산업에 응용 가능한 최적화 문제 해결에 있어 양자컴퓨팅의 가능성을 입증하고 있다.

BMW는 AWS의 아마존 브라켓과 퀀티눔을 사용해 연료전지 개발의 핵심 공정인 산소 환원 반응(ORR)을 시뮬레이션했다. 이를 통해 주요 반응 분자의 에너지 계산을 성공적으로 수행하며, 연료전지 설계의 효율성을 높였다.