IQM "양자컴퓨터 내부 완전 개방...한국 부품 공급 파트너 찾는다"

ADEX 핀란드관서 IQM 경영진 2명 인터뷰 "조만간 새 로드맵 공개 예정"

핀란드 양자컴퓨터 제조업체인 IQM 퀀텀 컴퓨터스는 지난 18개월 간 전세계를 대상으로 총 16대의 양자컴퓨터를 공급했다. 글로벌 양자컴퓨팅 시장에서 핵심 하드웨어까지 오픈 하는 등 독특한 IQM만의 마케팅 전략이 시너지를 내고 있다.

현재 양자컴퓨터 시장은 현재 기존의 슈퍼컴퓨터와 접목되면서 양자이득과 관련한 새로운 돌파구를 모색 중이다.

핀란드가 이를 바탕으로 우주 및 항공 관련 첨단 방산기술을 선보인 '서울 ADEX 2025'에 양자컴퓨터 업체를 국가 대표로 선발해 IQM을 내보낸 이유다.

ADEX에서 만난 핀란드 IQM 경영진. 왼쪽부터 IQM 김영심 한국지사장, 실비아 데 베이덴탈 CCO, 토미 리피넨 VP.

지난 20일 ADEX가 열린 킨텍스 제8홀에서 IQM 최고 마케팅책임자(CCO)인 실비아 데 베이덴탈과 토미 리피넨 퀀텀 시스템 부사장을 만나, 아시아 진출 및 양자 산업화 전략 등에 대해 들어봤다.

실비아 데 베이텐탈 CCO는 IQM 최고 마케팅 책임자다. 주로 마케팅, 영업 및 제품 관련 업무를 담당하고 있다.

또 토미 리피넨 부사장은 대학에서 전기공학을 전공하고, 산업 전자 분야에서 박사학위를 딴 엔지니어다. QPU를 중심으로 실제 양자 컴퓨터를 구축하는데 필요한 제어 전자 장치, 소프트웨어, 기계적 구조, 전기 공학 등 모든 세부 요소를 포함한 전체 시스템을 책임지고 있다.

이들은 모두 한국과의 협력을 강조했다. 양자컴퓨터 시장은 혼자서 뭘 할 수 없을 만큼 거대하기에, 상호 협력이 필수라는 인식이다.

◆실비아 데 베이텐탈 CCO

▲ 한국과의 협력에 대해 설명해달라.

-IQM은 이미 충북대학교 양자연구센터에 초전도 방식의 양자 컴퓨터를 설치했다. 이 양자 컴퓨터는 한국에서 IQM의 테스트베드 역할을 할 것이다. 이곳에서 한국 기업들이 제품을 테스트하거나 개발하면서 하나의 생태계를 구축할 잠재력으로 보고 있다.

IQM은 한국 기업은 물론 연구자들에게 알고리즘, 애플리케이션, 소재, 부품, 장비를 포함한 양자 기술 관련 모든 구성 요소를 제공할 것이다. 하드웨어를 포함해 모든 것이 공개돼 있다. 이것은 IQM만의 개방형 생태계 전략입니다. IBM도 하드웨어를 공개하진 않는다.

IQM 실비아 데 베이덴탈 CCO.

▲IQM의 기술 및 경쟁력은 무엇인가.

- 가장 큰 강점은 업계 최고 수준인 99.9%의 정확도(Fidelity)에 있다. 또한, 사각형 격자(Square Lattice)와 스타 토폴로지(Star Topology)라는 두 가지 고유한 아키텍처를 보유하고 있다

▲양자컴퓨터 시장이 열리고 있다고 보나.

- 물론이다. 지난 18개월 간 IQM은 전 세계 시장에 총 16대의 양자 컴퓨터를 공급했다. 이러한 관점에서 보면 양자 컴퓨터 시장이 열리고 있다고 확신한다. 맥킨지보고서에 따르면, 양자 컴퓨터 시장의 파급 효과는 약 1조 달러에 달할 것으로 예상된다.

전세계는 현재 다중 큐비트(Multiple Qubits)에 대한 오류 정정(Error Correction) 연구를 가속화하고 있다. 불과 몇 년 전만 해도 양자 컴퓨터는 독립적으로 존재하는 것으로 여겨졌다. 하지만 최근에는 양자 컴퓨터를 기존 슈퍼컴퓨터와 통합하는 하이브리드 시스템에서 양자 우위를 찾고 있다.

IQM은 지난 2019년 LUMI 슈퍼컴퓨터와 IQM 양자 컴퓨터를 처음 연결했다. 2024년에는 IQM 20큐비트급 라디언스(Radiance) 시스템을 독일 뮌헨의 슈퍼컴퓨팅 센터(LRZ)의 슈퍼컴퓨터(MUC-NG)와 연결, 양자하이브리드 시스템을 구축했다. 이후로 이탈리아와 미국등 여러 국가에서도 IQM 시스템을 연결하고 있다.

IQM은 이를 통해 전 세계 HPC(고성능 컴퓨팅) 센터에 양자컴 가속기 연결을 위한 시스템을 확보했고, 또한 연구진과 HPC 전문가를 위한 교육도 진행할 계획이다.

▲기술적인 어려움은 없나.

-오류 정정 관점에서 볼 때 여전히 잡음(Noise)이 있다. 아직 제대로 통제된 영역으로 진입하지는 못했다. 오류 정정이 초기 단계이고, 양자 컴퓨터 시장은 여러 '기술적 문제'가 존재함에도 불구하고 열리고 있다.

이를 3가지 관점으로 설명하면, 첫째 잡음이 많고 불안정하더라도 애플리케이션 분야에서 지적 재산(IP)을 창출하는 것은 상당한 가치가 있다고 본다. 현재 IP 창출의 선두 주자는 미국과 중국이며, 유럽 내에서는 IQM이 퀀텀컴퓨팅 분야에서 가장 많은 특허(IP)를 보유하고 있다.

지난 22일 ADEX 핀란드관에서 관람객들이 아이스아이의 위성 탐사 기술 시연을 지켜보고 있다.

두 번째는 이러한 잡음에도 불구하고 하이브리드 통합을 통해 특정 영역에서 상당한 양자 우위를 달성할 수 있음을 이미 입증했다는 것이다. 예를 들어, 영국UCL 대학의 피터 코베니(Peter Coveney) 팀이 20큐비트 머신에서 수행한 연구에서도 양자 우위가 실현됐다. 사실, 하이브리드 통합 및 하이브리드 방식으로 실행되는 알고리즘은 기존의 오래된 생태계, 즉 현재의 전통적인 컴퓨팅 시스템에서 실행되는 것보다 훨씬 더 이점이 많다.

세 번째는 IQM은 현재 두 가지 QPU 토폴로지를 개발하고 있다. 하나는 사각 격자 구조로, 이미 99.1~99.9%의 정확도를 달성했다. 이는 100개의 회로 중 하나만 부정확하다는 것을 의미합니다. 다른 하나는 스타 토폴로지(Star Topology) 구조로 두 큐비트 사이에 공진기가 존재한다. 이 구조는 효율적인 작동에 필요한 큐비트 수가 적기 때문에 하드웨어 효율적인 양자 오류 정정을 위해 효과적이다. 현재 이 부분을 개선하고 해결하기 위한 연구를 진행하고 있다.

▲세계 각국의 양자 컴퓨터 보유 기업들이 아시아 시장 진출을 가속화하고 있다. IQM은 이를 어떻게 보나.

- 유럽연합(EU)과 아시아는 공통의 가치를 공유하는 지역이라고 본다. 특히 한국, 대만, 일본과 같은 국가들은 유럽과 마찬가지로 연구 협력을 통해 양자 알고리즘 및 핵심 부품 개발을 공동으로 이끌어갈 수 있는 파트너이다.

IQM은 다양한 부품 제조업체 파트너가 필요합니다. 세계 최고의 부품 제조업체들이 아시아에 있다. 유럽과 아시아 간의 협력이 양자 기술의 발전을 가속화할 것이라고 믿는다.

IQM 시스템 최대 장점은 투명한 가시성…머신 물리적으로 열어봐도 돼

▲리게티, 아이온큐, 파스칼 등 여러 양자 컴퓨팅 기업들이 한국 시장에 진출했다. IQM과의 차별점은 무엇인가.

-경쟁사들은 각기 다른 기술 방식을 사용하지만, 대체로 시스템이 폐쇄적이고 투명성이 부족하다. 그러나 IQM은 투명한 가시성이 최대 장점이다.

IQM 시스템을 사용하면 사용자가 물리적으로 직접 머신을 열어볼 수 있다. 사용자는 자신만의 칩을 설계하고, 전자 장치를 구축하며, 이를 테스트베드로 활용할 수 있다. 그리고 IQM은 3년이나 5년 후에 그 시스템을 회수하지도 않습니다. 이것은 리스나 구독 모델이 아닌 완전한 소유권 이전을 의미한다.

또한 하드웨어, 소프트웨서 운영및 제어 그리고 신호 처리 과정 등을 사용자가 직접 관찰 할수 있고 제어 할 수 있으며, 사용자들은 큐빗 컨트롤을 위한 펄스가 실제로 어떻게 작동하는지 직접 보면서 제어 할 수 있다.

이는 안드로이드와 iOS 스마트폰 운영체제를 비교하는 것과 같다. iOS는 내부를 볼 수 없는 블랙박스와 같지만, IQM 시스템은 내부가 완전히 개방되어 있는 안드로이드 OS와 같다.

특히, IQM은 초전도 접근 방식으로 양자컴퓨터를 만들기 때문에 기존 전자 시스템과 매우 유사합니다. 확장 및 제어가 훨씬 쉽다는 의미다. 

▲ IQM이 시리즈 B 펀딩을 받았다고 알고 있다. 앞으로의 계획은 무엇인가.

-시리즈 C는 아직 불확실하다. 그냥 IPO(기업공개)로 갈 수도 있다. 지금 당장은 해야 할 일이 너무 많습니다. 회사를 더 성장시키고 사업 영역을 더 확장해야 한다. 또한, 특히 한국에서 인력을 확장할 필요성도 보고 있다.

"한국정부-HPC-연구소-대학-기업 간 파트너십 원해"

사실 IQM이 바라는것은 한국 정부, HPC 센터, 연구소, 대학, 그리고 기업과의 협력이다. 하드웨어부터 소프트웨어, 알고리즘, 애플리케이션까지 모든 것을 기업들과 함께 구축하고자 한다. 한국에서 의미 있는 애플리케이션을 공동 개발할 수 있다면 그것이 최상의 결과일 것이다. 이는 국가 강점을 기반으로 전략을 구축하는 것이 중요하다는 의미다. 이렇게 함으로써 우리는 함께 더욱 강해질 것이다. 

◆ 토미 리피넨 VP

▲양자 표준을 어느 선까지 추진 중인가.

-현재 QPU 상단에서 작동하는 소프트웨어와 디스어그리게이터(Disaggregators)와 같은 상위 수준의 표준은 아직 없다. 마이크로소프트와 같은 통합된 표준이나 개방형 플랫폼은 없다. 

IQM 토미 리피넨 VP.

IQM 강점은 구성 요소를 모두 개방하고 투명한 화이트박스(white-box) 제어 스택 및 접근 권한을 제공한다는 것이다. 표준이 아직 존재하지 않더라도, 우리는 사용자가 전체 시스템을 완전히 검사하고 자신의 기술로 수정하거나 구축할 수 있는 가능성을 제공한다. 

인터페이스를 문서화하고 로우 레벨 뿐만 아니라 물리학 수준까지 접근 권한을 제공한다. 예를 들어, 게이트가 어떻게 움직이는지, 펄스가 실제로 어떻게 작동하는지 직접 볼 수 있다. 표준이 없더라도 완전한 가시성(Visibility)을 제공한다. 

▲ 표준화 준비를 위한 별도의 프로세스가 있나.

-물론 있다. 첫째, 시스템을 완전히 투명하고 개방적으로 만듦으로써 표준화된 인터페이스를 향해 나아갈 수 있다고 믿는다. 이를 통해 양자 생태계 발전에 기여하고 표준화 수준을 높일 수 있지 않겠나?

IQM은 표준화가 완전히 달성될 때까지 ‘투명하고 개방적인 화이트박스 시스템’ 접근 방식을 유지할 것이다. 표준화 작업과 관련해서는 다양한 표준화 위원회(Standardization Committee)에서 내에서 지속적으로 논의하고 참여하고 있다.

▲자세히 설명해달라.

-현재는 주로 측정 용어 및 방법론을 다루는 인력들이 표준화 노력에 참여하고 있다. 인터페이스 및 기술에 대한 표준화 단계에 진입하면, 해당 분야 최고 전문가들을 직접 참여시켜 표준화 작업에 임할 것이다.

국제 양자 표준 아직 없어…업계내 비공식 산업표준 따르며 준비

공식적인 국제 표준이 확립될 때까지, IQM은 업계 내에서 사용되는 비공식적인 산업 표준을 지원한다. 예를 들어, 현재 QIR(Quantum Intermediate Representation)과 같은 형식을 지원하고 있다. 또한, 서로 다른 소프트웨어 스택 구성 요소를 상호 연결하는 데 사용되는 다른 표준들도 지원한다. 하지만 이 분야 표준화는 아직 충분히 성숙하지 못했습니다. 따라서 IQM은 업계 내에서 널리 채택되는 개방형 산업 표준을 지원하고 있다.

다만, 공식 표준이 수립되고 충분히 성숙한 단계에 이르면, 최고의 리소스를 투입해 해당 표준화 노력에 적극 동참할 것이다. 

▲하이브리드 시스템 인프라 구축은 어떻게 진행하나.

-머신(양자 컴퓨터)의 규모가 여전히 너무 작습니다. 즉, 큐비트 수가 충분하지 않다. 더 많은 논리 큐비트(Logical Qubits)를 확보하고 더 높은 정확도를 달성하는데 노력하고 있다.

업계에서는 하이브리드 시스템에서 문제를 해결하는데 필요한 큐비트 수를 일반적으로 약 100만 큐비트를 언급한다. 양자 우위를 실현하기 위해서는 그 규모가 필요하다고 한다. 하지만 IQM은 약간 다른 관점을 가지고 있다.

양자 알고리즘 개발은 지금 매우 빠르게 발전하고 있다. 불과 몇 주 전, 일부 은행들은 포트폴리오 최적화에서 이미 양자 효용(Quantum Utility) 또는 양자 우위를 달성했다고 주장했다.

하드웨어도 매우 빠르게 발전하고 있다. 큐비트 수는 계속 증가하고 있으며, 정확도도 개선되고 있다. 궁극적으로 티핑 포인트(Tipping Point, 급변점)가 올 것이다. 정확한 시점을 예측하기는 어렵지만, 소프트웨어와 하드웨어 모두 그 지점에 가까워지고 있음은 확실하다.

▲ IBM은 큐비트 수를 급격히 늘렸지만, 정확도 저하 및 잡음 증가와 같은 문제에 직면했다. 최근에는 단일 시스템을 계속 확장하는 전략에서 벗어나 여러 개의 작고 고품질인 칩을 쌓는 방식으로 전략을 전환하는 것 같다. 이 접근 방식에 대해 어떻게 생각하나.

-사실 IBM은 우리와 비슷한 방향으로 가고 있다. 초기에 IBM은 매우 큰 칩과 복잡한 토폴로지를 사용했지만, IQM은 일찍이 사각형 격자 구조와 최근접 이웃 연결(Nearest-Neighbor Connectivity)을 채택했다. 즉, 각 큐비트가 인접한 큐비트에 직접 연결되는 구조다. IBM도 이제 칩당 큐비트 수를 줄이고 저희와 유사한 규모로 조정하는 쪽으로 나아가고 있다.

대규모 양자 머신을 구축하는 데는 여러 접근 방식이 있지만, 경쟁사들이 저희가 처음부터 선택했던 방향으로 점점 더 움직이고 있다는 점은 흥미롭다. IQM 칩을 보면, 각 큐비트는 4개의 이웃을 가집니다. 하나의 큐비트는 2개의 커플러(Coupler)를 통해 연결되어 4개의 주변 큐비트와 상호 작용할 수 있다.

우리는 처음부터 사각형 격자로 시작했고, 이제 스타 토폴로지로 발전 중이다. 현재 모든 큐비트가 공진기를 통해 다른 모든 큐비트와 연결된다. 이는 조절 가능한 커플러(Tunable Coupler)를 사용해 하나의 큐비트가 다른 모든 큐비트와 통신할 수 있는 구조다.

여러 구조로 쌓는 양자 스태킹 연구 진행…상당한 진전

▲ 그렇다면 미래에는 스태킹(Stacking) 기술로도 나아갈 것인가.

-하나의 칩 위에 다른 칩을 쌓는 것에는 여러 구현 옵션이 있다. IQM 로드맵에는 기술을 어떻게 확장할지에 대한 구체적인 답이 포함되어 있습니다. 현재 이를 구현하기 위해 연구를 진행하고 있고, 상당한 진전을 이루었다.

스태킹에 대해 구체적으로 말하기는 어렵지만, 일단의 내용은 로드맵에 포함되어 있다. 조만간공개 로드맵을 업데이트할 계획이다. 하지만 일부 정보는 지적 재산(IP) 보호 대상에 해당될 수도 있다.

이 로드맵에는 큐비트 수를 늘리는 구체적인 계획과 오류 정정을 수행하는 방법이 포함되어 있다. 각 디코더마다 요구 사항이 다르며, QPU 토폴로지에 따라 필요한 리소스와 기본 단위의 크기가 다르기 때문이다. 이것이 바로 저희가 현재 연구 노력을 집중하고 있는 영역이다. 

조만간 이에 대한 자세한 내용을 곧 공개할 계획이다. 이를 통해 생태계와 개발자들이 함께 참여할 수 있을 것이다. 개발자들과 협력해 기술, 디코더 및 새로운 접근 방식을 발전시킴으로써, 저희는 양자 생태계의 힘을 활용할 수 있습니다. 이것이 저희가 추구하는 방향이다. 

▲협력 모델의 예를 들어달라.

- 로드맵에는 한쪽에는 생산 중인 칩이 있고 다른 한쪽에는 개발 중인 알고리즘이 있다. IQM 목표는 2030년까지 이 두 가지 토폴로지를 병합하는 것이다. 이것이 IQM이 생각하는 차세대 큐비트 코어와 그 이상입니다. 여기에는 특정 수준의 정확도를 달성해야 하는 논리 큐비트가 포함된다. 

조만간 로드맵을 업데이트한다. 현재 많은 연구가 진행 중이며, 현실적인 타임라인 내에서 달성 가능한 목표를 설정하고 있다는 점을 강조하고 싶다.