보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1882호(2019. 2. 5. 발행)에 기고한 원고입니다.

▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

◾ 현재의 컴퓨터와는 완전히 다른 원리로 움직이는 양자컴퓨터에 대한 기대가 높아짐에 따라, 구미의 기업들 사이에서 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발자 확보 경쟁이 시작되고 있음

▸ 작년 12월 실리콘밸리에서 열린 양자컴퓨터의 비즈니스 활용에 관한 국제 컨퍼런스인 ‘Q2B Conference’에서는 여러 기업들이 양자 소프트웨어 개발자 지원 정책을 발표하였음

▸ 유럽의 항공기업 ‘에어버스(Airbus)'는, 고성능 컴퓨팅의 성능 향상이 한계에 이르고 전혀 만족스럽지 않게 됨에 따라 고도의 항공물리 시뮬레이션에 더 많은 컴퓨팅 파워가 필요해졌으며, 컴퓨팅 패러다임의 변화를 위해 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발에 도전 중이라 설명

▸ 2020년까지 양자컴퓨터를 도입할 계획인 에어버스는 항공물리 시뮬레이션을 양자 컴퓨터로 구현할 수 있는 소프트웨어 개발자를 모집하기 위해 ‘Airbus Quantum Computing Challenge(에어버스 양자 컴퓨팅 챌린지)' 프로그램을 전개하고 있음

▸ 챌린지 프로그램을 통해 뽑힌 소프트웨어 개발자는 2020년 이후 도입될 양자컴퓨터를 사용할 수 있으며, 직접적인 자금 지원도 받을 수 있음

◾ 기업들이 양자컴퓨터용 소프트웨어 개발자 확보에 나선 배경에는 슈퍼컴퓨터 업계가 성능 향상을 사실상 단념하고 딥러닝 연산에 적합한 수준의 연산 능력에만 특화되어 가고 있기 때문

▸ 슈퍼컴퓨터의 성능 향상이 둔화되고 있는 주된 이유는 집적회로의 트랜지스터 수가 1년 반~2 년마다 2배가 된다는 무어의 법칙이 종언을 고하고 있는 것이지만, 슈퍼컴퓨터 업계의 최근 사업전략 변화에서도 기인함

▸ 슈퍼컴퓨터의 부동소수점 방식에는 실수를 32 비트로 처리하는 단정밀도(single precision), 64 비트로 처리하는 배정밀도(double precision), 128 비트로 처리하는 4배정도(quadruple precision)이 있음

▸ 슈퍼컴퓨터 업계는 지금까지 물리 시뮬레이션에 필요한 배정밀도의 부동소수점(FP64) 연산 성능을 끌어 올리는 데 주력해 왔으나, 최근에는 이를 포기하고 딥러닝 연산에 사용되는 단정밀도나 그 이하의 부동소수점 연산 성능 향상에 특화하려는 모습을 보이고 있음

▸ 에어버스의 경우 연간 IT 예산의 3%를 슈퍼컴퓨터에 투입하고 있기 때문에, 에어버스에게 슈퍼컴퓨터의 성능 향상 둔화는 미래의 우려가 아니라 이미 현재의 고민이며, 따라서 양자컴퓨터에 앞으로 더 많은 기대를 걸 수밖에 없는 상황

◾ 에어버스처럼 그 동안 슈퍼컴퓨터에 거액을 투자해왔던 기업이나 정부기관들로부터 양자컴퓨터로 패러다임 전환이 시작되고 있는 현상은 주목할 만한 현상임

▸ 양자컴퓨터로 전환을 대표하는 주자는 미 공군인데, Q2B 컨퍼런스에 등단한 공군 연구소(Air Force Research Laboratory, AFRL)는 미 공군의 ‘양자 정보과학 전략’에 대해 설명하였음

▸ AFRL은 양자컴퓨터가 기계학습 및 최적화, 새로운 재료를 발견하기 위한 시뮬레이션 등에서 활용이 기대된다고 전망하며, 현재 미 공군이 양자컴퓨터 프로그래밍 언어와 알고리즘에 중점적으로 투자 중이라 밝혔음

▸ Q2B 컨퍼런스의 VC(벤처캐피탈) 패널 토론에는 에어버스와 미 공군 외에도 골드만삭스, BMW, 스페인의 대형 금융기관인 BBVA 등이 참여해 양자컴퓨터에 대한 각 기업의 기대와 대응 상황을 설명하였음

▸ 양자컴퓨터가 현재 컴퓨터의 성능을 압도적으로 상회할 것인지는 아직 확실하지 않으나, IBM과 구글 등 양자컴퓨터 제조업체들은 수년 내에 등장할 ‘NISQ’라는 하드웨어가 현재 컴퓨터 의 성능을 충분히 상회할 가능성이 있다는 견해를 밝히고 있음

▸ NISQ는 Noisy Intermediate-Scale Quantum Computer의 약어로 오류가 있는 중간 규모 양자 기술을 의미하는데, 이 정도만 되어도 현행 컴퓨터의 성능을 능가할 것이란 전망이 나옴에 따라 선진 기업들은 과감히 양자컴퓨터에 대한 선행투자를 시작하고 있는 것임

◾ 이런 가운데 양자컴퓨터 개발 스타트업인 미국의 ‘리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing)’도 소프트웨어 개발자 콘테스트인 ‘Rigetti Quantum Advantage Prize’를 시작하였음

▸ 이 대회는 리게티 컴퓨팅이 현재 평가판으로 제공 중인 양자컴퓨터의 클라우드 서비스를 이용하여 ‘양자 어드밴티지(Quantum Advantage)’를 입증한 연구자나 개발자에게 최대 100만 달러의 상금을 수여함

▸ ‘양자 어드밴티지’는 IBM이 주창하는 개념으로, 양자컴퓨터가 현재의 컴퓨터보다 높은 성능과 예측 정확도를 제공하고, 보다 저렴한 비용으로 연산을 수행하는 등 실질적인 이점을 보여주는 발전 단계를 가리킴

▸ 리게티 컴퓨팅이 거액의 상금을 내걸고 대회를 진행하는 것은, 많은 연구자와 개발자들이 양자컴퓨팅을 시험해보게 함으로써 양자컴퓨팅의 실용적인 용도를 탐구하고 그 속에서 진가를 검증하려는 목적이라 할 수 있음

▸ 양자컴퓨터가 단순한 버즈워드로 끝날지, 아니면 정말 세상을 바꿀 수 있을 것인지는 하드웨어뿐만 아니라 양자컴퓨팅 소프트웨어의 발전에 의해서도 좌우될 것임