[디지털경제뉴스 박시현 기자] 아마존웹서비스(AWS)는 미국 라스베이거스에서 진행 중인 ‘AWS 리인벤트(re:Invent)’에서 최신 양자 컴퓨팅 기술 발전을 주도하는 3대 전략을 발표했다.
3대 전략은 ▲아마존 브라켓(Amazon Braket) ▲AWS 양자 컴퓨팅 센터(AWS Center for Quantum Computing) ▲아마존 양자 솔루션 랩(Amazon Quantum Solutions Lab) 등이다.
◆최신 양자 컴퓨팅의 학습 및 연구 공간 제공 = 아마존 브라켓은 과학자, 연구자, 개발자들이 양자 하드웨어 제공업체인 디웨이브, 아이온큐, 리게티 등의 컴퓨터를 한 곳에서 실험할 수 있도록 지원하는 완전 관리형 서비스이다.
AWS 양자 컴퓨팅 센터는 아마존과 캘리포니아 공대(Caltech), 연구기관의 양자 컴퓨팅 전문가들이 협력해 최신 양자 컴퓨팅 기술을 연구 개발하는 기관이다.
아마존 양자 솔루션 랩은 기업들과 아마존 양자 컴퓨팅 전문가, 관련 기술 및 컨설팅 파트너들을 연계해 양자 컴퓨팅의 기업 내부적 활용 범위를 발굴해 실제적 활용방안을 모색하고 양자 애플리케이션 개발을 가속화하기 위한 프로그램이다.
양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨팅으로는 해결할 수 없는 문제들을 해결할 수 있는 솔루션으로 각광받고 있다. 이 신기술은 에너지 저장, 화학, 재료, 신약 개발, 프로세스 최적화, 머신러닝 등의 분야에서 혁신을 이룰 것으로 기대을 모으고 있다.
하지만 현재까지 양자 컴퓨팅이 적용된 사례들은 실용성이 제한적인 개념증명 연구에 한정돼 왔다. 이러한 상황에서 AWS는 미래적 혁신 기술인 양자 컴퓨팅의 가속화를 위해 아마존과 양자 전문가들이 협력해 최신 양자 컴퓨팅 기술과 애플리케이션을 연구 개발하는 AWS 양자 컴퓨팅 센터를 설립 중이다. AWS 양자 컴퓨팅 센터는 양자 컴퓨팅의 기술적 문제 해결에 집중할 예정이다.
기업들 중에는 이미 양자 컴퓨팅을 연구하고 경험을 쌓을 준비가 되어 있는 경우가 있지만, 현재로서는 대부분의 기업들이 실제적인 양자 컴퓨팅을 접하기는 어려운 상황이다.
특히, 개발, 시뮬레이션, 테스트 환경이 서로 다른 경우 개발초기 단계의 기술을 평가할 때는 더욱 그렇다. 필요한 기술 개발의 기회 없이는 양자 컴퓨팅이 언제 도움이 될지 그리고 어떻게 알고리즘을 설계하고 적용할지 알기 어렵다. 기업들이 이런 문제를 해결하는데 도움을 주기 위해, AWS는 최신 양자 컴퓨팅을 배우고 연구할 수 있도록 아마존 브라켓 서비스와 아마존 양자 솔루션 랩을 공개했다.
◆‘아마존 브라켓’, 다양한 양자 기술을 한번에 이용 = 아마존 브라켓은 기업들이 양자 알고리즘을 구축하고, 이를 양자 컴퓨터 상에서 테스트하고, 양자 하드웨어 상에서 사용해 보도록 해 양자 컴퓨팅을 처음 도입하는데 도움을 주는 완전 관리형 서비스다.
아마존 브라켓은 기업들이 친숙한 개발 도구를 이용해 쉽게 양자 컴퓨팅을 도입하도록 지원한다. 양자 기술을 이제 시작한 기업들이나 이미 연구 도구로 사용하고 있는 기업들 모두 사용할 수 있다.
기업들은 아마존 브라켓을 통해 양자 기술들의 현재와 미래적 가치를 가늠할 수 있게 되는데, 우선적으로는 디웨이브의 양자 어닐링 기술, 아이온큐의 이온 트랩 장치, 리게티의 초전도 칩이 활용 가능하고, 새로운 기술들이 계속 추가될 것이다.
기업들이 어떤 양자 기술을 선택하는가는 별개로 기업들은 아마존 브라켓 개발자 툴킷을 사용해 양자 알고리즘을 설계할 수 있다. 이를 통해 낮은 수준의 양자 회로와 완전관리형 하이브리드 알고리즘 중 하나를 실행할 수 있으며, 다양한 소프트웨어 시뮬레이터와 양자 하드웨어 간의 선택을 쉽게 할 수 있다.
◆‘AWS 양자 컴퓨팅 센터’, 양자 기술 사용 촉진 = 대규모 양자 컴퓨터를 구축하는 것은 과학 기술면에서 획기적인 해결책이 요구되는 엄청난 과제다. 급속한 양자 컴퓨팅 발전에도 불구하고, 이용 가능한 양자 하드웨어는 제한되어 있으며, 단편화된 개발 도구, 그리고 일반적인 양자 전문지식의 부족으로 인해, 단기간에 양자 애플리케이션의 구축하는 것이 쉬운 일은 아니다.
이를 위해서 전문가들을 모아 현재의 하드웨어를 이용한 문제 해결에 주력하는 것도 중요하지만, 규모가 더 크고 보편적인 기계류를 만들기 위해 양자기술의 혁신개발을 촉진하는 것 또한 중요하다.
AWS는 양자 분야의 개척자라 할 수 있는 캘리포니아 공대에 AWS 양자 컴퓨팅 센터를 설립 중이다. AWS 양자 컴퓨팅 센터는 양자 컴퓨팅 분야의 학문기관들과 아마존 연구원들과 기술자들을 연계해, 과학과 산업의 혁신 촉진이라는 기치 아래 더 강력한 양자 컴퓨팅 하드웨어를 개발하고 새로운 양자 컴퓨팅 적용분야를 발굴하는 목적을 가지고 있다.
◆'AWS 양자 솔루션 랩', 기업의 양자 컴퓨팅 준비 지원 = 아마존 양자 솔루션 랩은 기업과 아마존의 양자 컴퓨팅 전문가, 기술 및 컨설팅 파트너사를 연결해, 새로운 적용 분야를 개척하고 기업내 활용 방법을 모색하는 프로그램이다. 기술이 상용화 수준까지 도달하면, AWS와 파트너들은 해당 기업들과 협력해 다양한 실험과정에 참여하고 양자 솔루션이 사업과정에 통합되도록 가이드하게 된다.
교육 워크숍과 브레인스토밍 세션을 결합해, 비즈니스 과제로부터 ‘역산방식으로’ 양자 컴퓨터 사용 과정을 단계별로 진행한다.
아마존 양자 솔루션 랩은 아마존 브라켓 활용을 비롯해 친숙한 소프트웨어 활용, 양자 시뮬레이션, 컴퓨터 재료과학, 양자 화학 등을 기반으로, 기업들이 고성능 컴퓨팅이 필요한 곳을 파악하고, 양자 컴퓨팅 전략을 개발하고, 내부 전문가 역량을 키우고, 궁극적으로는 양자 애플리케이션을 도입하는 전과정을 지원한다.
아마존 양자 솔루션 랩에 참여하는 아마존 파트너 네트워크(APN) 파트너사는 원큐빗(1Qbit), 라코(Rahko), 리제티(Rigeti), 큐씨웨어(QCWare), 큐시뮬레이트(QSimulate), 제너두(Xanadu), 사파타(Zapata) 등이다.
◆‘IBM 퀀텀 익스피리언스' = 한편 IBM은 양자 컴퓨팅을 발전시키고 널리 보급하기 위해, IBM이 현재 보유한 양자 물리학과 양자 컴퓨팅 기술을 대중들에게 공유하고 있다. IBM은 2016년에 최초로 범용형 근사 초전도 양자컴퓨터(Universal approximate superconducting quantum computer)를 클라우드상에서 구현했다.
2016년 5월부터 ‘IBM 퀀텀 익스피리언스(IBM Quantum Experience)’라는 시스템을 제공해 누구나 IBM 양자 프로세서를 활용해 알고리즘과 실험을 수행하고, 양자 컴퓨팅 작업을 시험하거나 시뮬레이션 할 수 있도록 지원한다.
2016년 5큐비트로 시작해 16큐비트까지 퀀텀 컴퓨터로 실험해볼 수 있으며 현재까지 18만명 이상이 사용하고 있다. 사용자들은 오픈소스 소프트웨어 플랫폼인 퀴스킷(Qiskit)을 27만회 이상 다운로드했으며, 1,400만 번 이상의 실험을 실시하고, 200편 이상의 논문이 발표됐다.
2017년 12월 IBM은 삼성전자, JP모건 체이스, 영국의 옥스퍼드대학 등과 함께 ‘IBM Q 네트워크(IBM Q Network)’를 출범, 양자컴퓨터 개발에 본격적으로 참여했다.
◆‘IBM Q 네트워크’ = 현재 전 세계 약 80개 포춘 500대 기업, 교육기관, 연구소, 스타트업과 공동으로 최첨단 양자 컴퓨팅 기술을 상용화하는 작업을 진행 중이다. 이 네트워크에 참가하는 다양한 기관과 기업은 무어의 법칙을 넘어 한때 다루기 힘든 것으로 간주됐던 화학·인공지능·최적화 분야의 특정한 난제들을 양자 컴퓨팅 기술로 해결할 수 있는 세상에 대비하고 있다.
◆‘IBM 퀀텀 컴퓨테이션 센터’ = IBM은 2019년 9월 18일 상업화 및 연구활동을 위한 세계 최대 퀀텀 컴퓨터 시스템 마련을 위해 뉴욕 주에 ‘IBM 퀀텀 컴퓨테이션 센터(IBM Quantum Computation Center)’를 개소했다.
실제 퀀텀 컴퓨터 하드웨어에 접근하는 것에 대한 요구가 증가함에 따라, IBM 퀀텀 컴퓨테이션 센터는 2019년 10월 기준 14개의 클라우드 기반의 퀀텀 컴퓨터 시스템을 제공한다.
이 10개 시스템의 집합은 5개의 20큐비트 시스템, 1개의 14큐비트 시스템 및 7개의 5큐비트 시스템으로 구성된다. 이 가운데 5개의 시스템은 퀀텀 컴퓨터의 성능을 나타내는 퀀텀 볼륨(Quantum Volume) 수치가 16에 달한다. 퀀텀 볼륨을 8에서 16으로 두 배로 높이면서 IBM은 지금까지 달성한 것보다 더 크고 복잡한 퀀텀 알고리즘을 실행할 수 있는 능력을 열었다.
IBM은 현재 업계에서 외부에서 접근 가능한 단일 최대 범용 퀀텀 시스템인 새로운 53 큐비트 퀀텀 컴퓨터를 선보였다.
