[경제일보] 생성형 인공지능(AI)에 이어 차세대 컴퓨팅 기술로 양자컴퓨팅이 주목받는 가운데, 아마존웹서비스(AWS)가 세계 최초의 내결함성 양자컴퓨터를 오는 2028년 클라우드로 제공하겠다는 계획을 공개하며 양자컴퓨팅 상용화에 속도를 낸다. 기존 양자컴퓨터의 가장 큰 한계로 꼽혀온 오류 문제를 해결한 시스템을 연구기관과 기업이 클라우드 환경에서 활용할 수 있도록 지원하겠다는 전략으로 분석된다.
29일 AWS는 중성 원자 기반 양자컴퓨팅 기업 큐에라 컴퓨팅과 전략적 협력을 확대하고 세계 최초의 내결함성 양자컴퓨터 '리브라'를 오는 2028년 자사 양자컴퓨팅 서비스 '아마존 브라켓'을 통해 제공한다고 밝혔다.
리브라는 수백개의 논리 큐비트를 기반으로 100만회 이상의 양자 연산을 수행하도록 설계된 차세대 양자컴퓨터다. AWS는 이를 통해 연구기관과 기업이 별도의 양자 하드웨어를 구축하지 않고도 클라우드 환경에서 내결함성 양자컴퓨팅을 활용할 수 있을 것으로 전망하고 있다.
앞서 AWS는 지난 2020년 다양한 양자 하드웨어를 클라우드에서 이용할 수 있는 서비스인 아마존 브라켓을 출시했으며, 큐에라와는 지난 2019년부터 협력을 이어오고 있다. 지난 2022년에는 양사가 공동으로 256 큐비트 아날로그 리드베리 기반 양자장치 '아킬라'를 공개한 바 있다.
양자컴퓨터는 큐비트가 외부 환경 변화에 민감해 계산 과정에서 오류가 발생하기 쉽다는 점이 상용화의 가장 큰 걸림돌로 지적돼 왔다. 현재 활용되는 잡음 중규모 양자(NISQ) 시스템은 오류율이 높아 복잡한 산업·과학 문제를 해결하는 데 한계가 있는 것으로 알려졌다.
내결함성 양자컴퓨팅은 오류 정정 기술을 적용해 이러한 문제를 극복하는 기술이다. 계산 과정에서 발생하는 오류를 지속적으로 보정해 장시간 안정적으로 연산을 수행할 수 있어 양자컴퓨팅 상용화를 위한 핵심 기술로 평가된다. AWS는 리브라가 이러한 내결함성 기술을 기반으로 기존 양자컴퓨터보다 훨씬 높은 수준의 안정성과 연산 성능을 제공할 것으로 평가하고 있다.
리브라는 큐에라가 개발해 온 리드베리 원자 기반 중성 원자 방식을 적용한다. 중성 원자는 광학 트위저를 이용해 큐비트를 자유롭게 재배치할 수 있으며, 큐비트 간 연결성을 높여 대규모 양자 연산에 적합한 구조를 갖춘 것이 특징이다. AWS는 해당 방식이 내결함성 양자컴퓨터 구현에 적합한 기술 중 하나라고 설명했다.
AWS는 중성 원자 방식과 함께 자체 양자컴퓨팅 연구도 병행하고 있다. AWS 양자컴퓨팅센터에서는 초전도 기반 '고양이 큐비트' 칩 '오셀롯'을 개발하고 있으며, 서로 다른 방식의 양자기술을 동시에 확보하는 다중 방식 전략을 추진하고 있다.
리브라가 상용화되면 활용 분야도 확대될 전망이다. AWS는 복잡한 분자 구조를 계산하는 양자화학과 입자 간 상호작용을 분석하는 고에너지 물리학, 신소재 설계와 특성 예측 등 기존 슈퍼컴퓨터로 해결하기 어려운 분야에서 활용 가능성이 높을 것으로 분석된다.
아마존 브라켓은 현재 '키스킷'과 '페니레인', '블로케이드', '쿠다-Q' 등 주요 양자컴퓨팅 개발 프레임워크를 지원하고 있다. AWS는 기존 개발 환경을 유지하면서도 리브라를 활용할 수 있도록 해 연구자와 기업의 양자컴퓨팅 접근성을 높인다는 계획이다.
미하일 루킨 큐에라 컴퓨팅 최고과학책임자 교수는 "처음으로 유용하고 내결함성을 갖춘 양자 컴퓨터를 실현하겠다는 꿈이 우리의 눈앞에 와 있다"며 "전례 없는 규모의 양자 연산이 가능하도록 설계된 이 시스템은 진정으로 차별화된 응용 분야를 실현할 것"이라고 말했다.
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