보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1828호(2017. 12. 27. 발행)에 기고한 원고입니다.

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폴크스바겐, 골드만삭스, 에어버스의 양자 컴퓨터 활용 계획.pdf

ž 12월 초 실리콘밸리에서 개최된 ‘Q2B 컨퍼런스’에서는 자동차, 금융, 항공산업의 기업들이 등단해 양자 컴퓨터를 자신들의 비즈니스에 어떻게 활용할 것인지 소개하였음

Ø 실리콘밸리에 있는 미 항공우주국(NASA)의 에임스 연구 센터에서 개최된 Q2B 컨퍼런스는 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발 스타트업인 ‘QC웨어(QC Ware)’와 NASA가 공동으로 개최했으며, 양자 컴퓨터의 비즈니스 활용을 주제로 발표와 토론이 펼쳐졌음

Ø 미국과 유럽에서는 전통 있는 유력 기업들이 양자 컴퓨터의 비즈니스 활용을 본격적으로 검토하기 시작했는데, 폴크스바겐, 골드만삭스, 에어버스가 대표적으로, 이들은 'Q2B 컨퍼런스’에 등장해 각 기업이 양자 컴퓨터에 대해 갖고 있는 기대를 설명하였음

Ø 지금까지 양자 컴퓨터에 대한 논의는 거의 학회 형식으로 개최되었고 등단자나 참관객 모두 이 분야의 연구자인 경우가 대부분이었으며, 이번 Q2B 컨퍼런스처럼 비즈니스 색채가 강하고 기업이 강연까지 직접 맡는 경우는 매우 드물었음

Ø 이런 점에서 이번 Q2B 컨퍼런스는 미국과 유럽에서는 이미 양자 컴퓨터가 연구 단계에서 산업 단계로 이행하고 있음을 보여주는 하나의 이정표로서 의의가 있으며, 이번 컨퍼런스에서 다루어진 논지는 향후 기업에서 양자 컴퓨팅 활용을 고민할 때 참조가 될 수 있을 것으로 보임

ž 폴크스바겐은 양자 컴퓨터를 비즈니스에 가장 먼저 활용하는 기업이 되기 위해, 양자 컴퓨터의 개념과 연산 능력을 직접 검증하고 있음

Ø 컨퍼런스에 등단한 폴크스바겐의 마틴 호프만 CIO(최고정보책임자)는 현재 2종류의 양자 컴퓨터를 실제 사용하며 검증과 알고리즘 개발을 진행하고 있다고 소개

Ø 하나는 캐나다 D-웨이브 시스템이 만든 양자 어닐링 방식의 양자 컴퓨터 'D-Wave 2000Q' 모델로 폴크스바겐은 올해 3월 검증 결과를 발표한 바 있음

Ø 또 하나는 구글에서 개발을 진행 중인 양자 게이트 방식의 양자 컴퓨터로 폴크스바겐과 구글은 지난 11월에 양자 컴퓨터용 알고리즘 개발을 주 내용으로 한 제휴를 발표하였음

Ø 폴크스바겐에 따르면 D-웨이브의 양자 어닐링 방식으로 기존 컴퓨터에서는 절대로 도달할 수 없는 계산 능력이 실현될 수 있을지 여부는 아직 알 수 없음

Ø 구글의 양자 게이트 방식에 대해서도, 구글이 기존 컴퓨터에서 실현 불가능한 계산 능력이 있음을 나타내는 ‘양자 초월성(Quantum Supremacy)’을 입증하고 있지만 현 시점에서 그와 같은 하드웨어는 아직 존재하지 않는다고 말하고 있음

Ø 현재 양자 컴퓨터에 대해 명확하게 단언할 수 있는 상황이 아님에도 폴크스바겐이 검증을 시작한 이유에 대해, 마틴 호프만 CIO는 양자 컴퓨터가 상용화되었을 때 그것을 가능한 한 빨리 업무에 활용한 기업이 되고 싶기 때문이라 설명

ž 폴크스바겐은 구체적으로 도시 교통 서비스의 이동 경로 최적화와 전기자동차용 고성능 배터리 개발에 양자 컴퓨터를 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있음

Ø 호프만 CIO는 D-웨이브 시스템의 적응 영역으로 도시 교통 서비스의 이동 경로 최적화를 꼽았는데, 폴크스바겐이 계획하고 있는 주문형 모빌리티 서비스를 제공할 때 차량의 이동 경로를 양자 컴퓨터를 이용해 고속으로 최적화할 수 있을 지에 대해 검증하고 있다고 함

Ø 도시의 이동 수요를 예측하는 알고리즘은 기존의 컴퓨터를 이용한 기계학습에 의해서도 개발되고 있지만, 이동 수요에 따른 공급을 실현하기 위해 차량이 어떤 경로를 어느 정도의 속도로 달리게 할 것인가 하는 문제를 양자 컴퓨터를 이용해 해결하려는 것임

Ø 즉 기존 방식으로 불가능한 것은 아니나 ‘양자 컴퓨터를 통한 보다 향상된 최적화(Quantum Enhanced Optimization)’를 실현하려는 것이 폴크스바겐의 목적임

Ø 한편 구글의 양자 게이트 방식은 화학 시뮬레이션에 활용될 것으로 기대한다는 입장인데, 11월에 폴크스바겐은 보도자료를 통해, ‘전기자동차용 고성능 배터리 개발’ 등에 양자 컴퓨터를 사용한 화학 시뮬레이션을 기대할 수 있을 것 같다고 발표한 바 있음

Ø Q2B 컨퍼런스에 등단한 알파벳의 벤처캐피탈 부문인 구글벤처스는 화학 시뮬레이션의 속도를 높일 수 있는 양자 컴퓨터가 6~9년 후에 상용화 될 것으로 예측했는데, 폴크스바겐은 양자 컴퓨터를 이용한 화학 시뮬레이션의 가속화를 겨냥해 구글과 공동 연구를 시작한 것으로 보임

ž 이어 등단한 골드만삭스는 자신들이 양자 컴퓨터에 관심을 갖게 된 계기는 범용 양자 컴퓨터에 의해 기존 공개키 암호 방식이 깨질 수 있다는 우려를 접했기 때문이라고 밝혔음

Ø 범용 양자 컴퓨터는 거대한 수의 소인수분해를 할 수 있다고 알려져 있어 현재의 암호 체계가 깨질 수 있고, 그에 따라 고객 정보가 유출될 수 있다는 경고가 제기되어 온 바 있음

Ø 그러나 골드만삭스 연구개발 부문의 폴 버샤드에 따르면, 큰 수의 소인수분해가 가능한 범용 양자 컴퓨터의 실현은 먼 미래의 일로 판단하고 있으며, 오히려 현재 골드만삭스는 양자 컴퓨터를 이용한 ‘몬테카를로 시뮬레이션'의 고속화 등에 관심을 갖고 있다고 함

Ø 몬테카를로 시뮬레이션은 수 많은 경우의 수를 연산하는 방법으로 금융 기관의 리스크 계산 등에서 빠뜨릴 수 없는 기법인데, 현재 골드만삭스는 몬테카를로 시뮬레이션을 위해 엄청난 규모의 수퍼 컴퓨터를 투입하고 있어 이를 양자 컴퓨터로 대체하는 방안을 모색 중이라는 것

ž 에어버스 역시 항공기 설계나 고장 원인 분석을 위해 사용되고 있는 수퍼 컴퓨터를 보완할 수 있는 가능성 모색을 위해 양자 컴퓨터의 검증을 진행 중이라고 밝혔음

Ø 에어버스 연구개발 부문의 티에리 보터에 따르면, 에어버스는 항공기의 설계를 지원하기 위해 엄청난 양의 시뮬레이션을 수퍼 컴퓨터에서 실행하고 있으며 IT 예산의 3%가 이와 관련한 하드웨어에 투자되고 있다고 함

Ø 따라서 에어버스는 수퍼 컴퓨터를 보완하는 기술을 지속적으로 필요로 하고 있으며, 에어버스의 기존 응용프로그램을 수퍼 컴퓨터보다 빠르게 풀 수 있기만 하다면 그것이 어느 메이커든 어떤 방식이든 상관없으며, 양자 역학에 근거하고 있는지 여부도 상관하지 않는다고 함

Ø 에어버스가 양자 컴퓨터의 적용 영역으로 기대하는 것은 ‘결함 트리 분석(Fault Tree Analysis)’의 속도인데, 이 분석 기법은 항공기 고장 원인 등을 분석하는데 사용되지만, 규모가 큰 경우의 분석은 매우 어려운 문제이며 수퍼 컴퓨터로 해결하는 것도 불가능 하다고 함

Ø 에어버스는 QC웨어가 개발한 소프트웨어와 D-웨이브의 양자 어닐링 방식을 사용하여 결함 트리 분석을 수행할 수 있는지 검증했는데, 에어버스가 요구하는 규모의 결함 분석을 D-웨이브의 머신으로 푸는 것은 애초부터 기대하지 않았지만 몇 가지 흥미로운 검증 결과를 얻었다고 함

Ø 보터에 따르면 기존 컴퓨터와 달리 D-웨이브의 머신을 사용하는 경우 문제의 크기가 바뀌어도 문제를 푸는 데 걸리는 시간이 더 길어지지 않고 동일했는데, 이를 통해 기존 컴퓨터와 전혀 다른 원리로 작동하는 D-웨이브 시스템의 특이성을 재차 확인할 수 있었음

Ø 에어버스는 앞으로 D-웨이브 시스템의 양자 컴퓨터와 수퍼 컴퓨터를 조합하여 결함 트리 분석을 효율적으로 수행하는 방법 등을 검증해 나갈 계획이라고 함