연세대가 IBM의 127큐비트(qubit)급 양자컴퓨터를 설치하고 공개했다. 실제 과학 연구에 쓰일 수 있는 '양자 유용성' 수준에 도달한 양자컴퓨터로 국내 연구자들이 교육·연구에 활용할 수 있다.
연세대는 20일 인천 송도 연세대 국제캠퍼스 퀀텀컴퓨팅센터에 설치된 양자컴퓨터 'IBM 퀀텀 시스템 원(IBM Quantum System One)'을 공개했다. 한국은 미국, 캐나다, 독일, 일본에 이어 IBM 퀀텀 시스템 원이 설치된 5번째 국가가 됐다. 대학에 설치된 건 세계 두 번째다.
IBM은 수십 년 동안 양자컴퓨팅을 주도해 온 기업이다. IBM 퀀텀 시스템 원은 127큐비트(qubit)급 '이글(eagle)' 양자프로세서(QPU)가 장착된 초전도 방식 양자컴퓨터다. 극저온에서 저항 없이 흐르는 초전도 전류에 마이크로파를 가해 생기는 전류의 중첩 상태를 활용해 큐비트를 구현한다.
큐비트는 양자컴퓨터에서 쓰이는 정보의 단위로 기존 컴퓨터가 정보를 0 또는 1로 표현하는 것과 달리 0~1 사이의 중첩된 값을 나타낼 수 있어 특정 연산에서 기존 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘는 성능을 낸다.
표창희 IBM 퀀텀 상무는 고전컴퓨터와 양자컴퓨터를 각각 자동차와 비행기에 비유했다. 자동차가 가지 못하거나 시간이 오래 걸려 힘든 곳은 비행기로 갈 수 있는 것처럼 기존 고전컴퓨터로는 해결이 불가능하거나 시간이 너무 오래 걸리는 계산을 양자컴퓨터가 수행할 수 있다는 설명이다.
양자컴퓨터는 분자의 화학적 구조 시뮬레이션이나 물류 최적화 등 변수가 많은 복잡한 계산에 활용될 것으로 기대된다. 방사선치료에서 부작용을 최소화할 수 있는 선량 최적화 문제 해결 등에 쓰일 수도 있다.
IBM 퀀텀 시스템 원은 '양자 유용성 단계'에 도달한 것으로 평가된다. 양자 유용성은 양자컴퓨터가 고전컴퓨터를 넘어 신뢰할 수 있는 계산을 수행한다는 의미로 이론적 우위를 넘어서 과학 탐구에 실제로 유용한 도구로 활용된다는 뜻이다.
정재호 연세대 양자사업단장은 100큐비트 이상 양자컴퓨터의 의미에 대해서 "양자 시뮬레이션을 할 때 40~50큐비트 수준은 결과가 (기존 고전컴퓨터와) 비슷하다"며 "100큐비트가 넘으면 이론적으로는 슈퍼컴퓨터가 따라올 수 없다"고 설명했다.
현재 양자컴퓨터는 연산 오류를 정정하기 어려워 연산을 반복 수행하면 불확실성이 커진다는 점이 해결 과제다. 표 상무는 "작년에 오류 완화에 대한 기술을 발표했고 2029년에는 오류가 수정되는 시스템을 선보일 수 있을 것"이라고 말했다.
IBM 퀀텀 시스템 원은 지난 7월 15일 한국으로 배송돼 9월 30일까지 설치됐다. IBM 퀀텀 시스템 원은 IBM의 자산으로 연세대에서 사용할 수 있는 권한을 받아 교육·연구에 활용하는 형태다. IBM은 연세대가 양자컴퓨터를 활용할 수 있도록 기술을 지원하고 해마다 라이센스 비용을 받는다.
국내 연구자가 IBM 퀀텀 시스템 원을 활용할 때도 일정 비용을 지불한다. 정 단장은 "유지보수에 필요한 비용 수준의 과금 초안을 만들었다"며 "수요가 있는 분들과 다음 주부터 간담회 형태로 논의할 예정이고 교육용으로 쓸 때는 가격 혜택을 많이 줄 계획"이라고 말했다.
정 단장은 "양자과학기술이 인류 난제를 해결하기 위해 '양자 문해력(quantum literacy)이 필요하다"며 "교육과 훈련을 통해서 양자 문해력이 높은 인재를 길러낼 때 연세대에 양자컴퓨터를 도입한 본연이 목적이 달성될 것"이라고 밝혔다.
이어 "향후 정부기관, 지자체, 연구기관, 대학, 기업, 병원 등에서 양자컴퓨팅 활용 사업을 준비하는 다양한 기관 및 연구 협력에 관심 있는 기관은 언제든지 연세대 양자사업단으로 문의하기 바란다"고 전했다.
제이 감베타 IBM 퀀텀 부사장은 "IBM 퀀텀 시스템 원이 한국의 미래 양자 인재 양성과 양자 생태계 확장의 중요한 기반이 되기를 기대한다"고 전했다.
연세대는 내년 3월 7일 개교 140주년과 세계연합(UN)에서 지정한 '세계 양자과학기술의 해'를 맞아 국제캠퍼스에서 양자연구동을 포함한 '양자컴퓨팅콤플렉스' 개소식을 개최할 예정이다. 이후 첨단바이오 분야 국가첨단전략산업 특화단지의 핵심 거점으로서 2028년까지 양자-첨단바이오 클러스터를 구체화한다.
[이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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