양자컴, '가능' 아닌 '언제'의 문제
구글 양자컴 '윌로우' 폭발적 진보
전에 없던 알고리즘 등장할수도
韓, 기술격차 극복 위한 전략 필수
구글 양자컴 '윌로우' 폭발적 진보
전에 없던 알고리즘 등장할수도
韓, 기술격차 극복 위한 전략 필수
![[기획] 양자컴과 AI 공진화… `QAI` 빅뱅 온다](http://contents.dt.co.kr/images/202501/2025010202100131081001[1].jpg "[기획] 양자컴과 AI 공진화… `QAI` 빅뱅 온다")
"양자컴퓨팅의 '챗GPT 순간'이 생각보다 빨리 올 것이다."
영국 양자 기술기업 옥스퍼드아이오닉스의 리스 밸런스 CEO는 지난달 31일(현지시간) 캐나다 한 매체에 "2025년에는 양자컴퓨터가 연구소를 벗어나 '현실세계'로 나아갈 것"이라면서 이같이 말했다.
'푸른 뱀의 해' 을사년에 양자컴퓨팅과 인공지능(AI)의 공진화가 본격화될 전망이다. 특히 그동안 AI에 비해 진화가 다소 느렸던 양자컴퓨팅 기술이 최근 '퀀텀점프'를 이뤄내면서 2025년 두 기술이 시너지를 빚어내는 'QAI(Quantum Artificial Intelligence) 빅뱅'이 현실화될 것으로 보인다.
양자컴퓨터는 0과 1로 구분된 디지털 비트로 연산 처리를 하는 기존 컴퓨터와 달리 0과 1이 중첩된 상태인 큐비트 기반의 시스템으로, 양자 얽힘 특성을 활용해 병렬처리에 강점이 있다. 값이 정해진 비트보다 더 많은 상태를 큐비트로 표현하고 이를 동시에 처리할 수 있다.
이 분야에서 폭발적 진보를 이룬 곳은 AI 대표주자이기도 한 구글이다. 구글은 지난달 현존 최고 성능 슈퍼컴퓨터로도 우주 나이보다 긴 10셉틸리언(10의 24제곱)년 걸리는 문제를 단 5분 만에 푸는 양자컴퓨팅 칩 '윌로우'를 공개했다. 특히 기대를 키우는 것은 양자컴퓨팅의 치명적 약점이자 상용화의 걸림돌이었던 '양자오류정정' 30년 난제를 해결한 것이다. 양자컴퓨터는 큐비트 수가 커질수록 오류가 늘어나는 게 문제였는데, 큐비트를 격자 구조로 배치해 이를 극복한 것이다. 전문가들은 이동통신 기술이 1G에서 2G로 진화하고, 핵분열 연쇄반응 실험에 성공한 것에 비견되는 성과라고 평가한다.
밸런스 CEO는 "강력한 양자컴퓨터는 이제 '가능한가'가 아니라 '언제'가 문제"라며 "'챗GPT 순간'이 처음으로 손에 닿을 거리에 있고 2025년에 이를 목격할 수도 있다"고 말했다. 그러면서 양자컴퓨터가 올해 산업현장의 네트워크와 데이터센터에 최초로 도입될 것으로 전망했다.
IBM, MS, 아마존 등도 AI뿐 아니라 양자컴퓨팅 패권에 도전하고 있다. 중국도 최신 양자칩 '주총즈 3.0' 관련 논문을 발표하고 EU도 양자기술개발에 10년간 10억유로 투자에 나서는 등 불이 붙었다.
특히 양자컴퓨터 수준이 올라오면서 AI와의 시너지 기대감을 키우고 있다. 양자컴퓨터는 대규모 데이터와 고도화된 모델을 다루는 데 적합해 AI 진화에 결정적 무기가 될 수 있기 때문이다. 예를 들어 신약·신소재 개발 시 복잡한 분자구조 때문에 경우의 수가 늘어나 기존 컴퓨터로는 계산이 어렵지만, 양자컴퓨터는 단백질 3차원 구조 분석 등을 훨씬 손쉽게 할 수 있다. AI에 특화된 알고리즘을 통해 학습에 드는 시간과 전력도 대폭 줄일 수 있다. 기존 컴퓨터로는 부하가 큰 시뮬레이션이나 금융서비스 최적화 등도 양자컴퓨터가 실력을 발휘할 수 있다. 양자솔루션 기업 멀티버스컴퓨팅의 엔리케 리자소 올모스 CEO는 "양자컴퓨팅과 AI의 시너지는 점점 더 분명해지고 있다"고 밝혔다.
여기에다 올해를 기점으로 칩부터 소프트웨어, 인프라까지 AI와 양자컴퓨팅의 화학적·물리적 결합이 이뤄질 전망이다. 데이터 분석기업 SAS의 빌 위소츠키 수석기술 아키텍트는 "양자처리장치(QPU)가 중앙처리장치(CPU)·그래픽처리장치(GPU)·언어처리장치(LPU)와 통합돼 과거에 없던 알고리즘이 등장할 수 있을 것"이라고 전망했다. 데이터가 복잡하거나 희소해 기존 AI로는 힘든 영역에서 양자머신러닝(QML)도 올해 실현될 것이란 전망이 나온다.
한국은 AI도 밀리지만 양자컴퓨팅은 불모지에 가깝다. 지난해 6월 정부 자료에 따르면 우리나라의 양자기술 수준은 세계 주요 12개국과 비교해 모든 분야에서 최하위 수준이다. 특히 양자컴퓨터는 최강국인 미국을 100점으로 했을 때 2.3점에 불과했다. 정부는 양자과학기술과 양자산업 육성에 관한 법(양자법)을 제정해 작년 11월 시행했지만 재원부터 인력, 기술까지 열악한 상황에서 미·중 등 선진국과 맨바닥에서 겨뤄야 하는 처지다. 이를 극복하기 위한 특단의 투자와 전략이 필요하다.
황종성 한국지능정보원(NIA) 원장은 "미래 패권경쟁은 AI 하나로만 이뤄지지 않고 양자기술과 두축으로 이뤄지는 만큼 우리도 이에 사활을 걸어야 한다"면서 "기술력이 밀리는 상황에서 기술자체보다 활용에서 승부를 보는 것도 효과적일 것"이라고 말했다. 이어 "잘 활용하는 것뿐 아니라 미리 활용하면 전략적으로 승부할 기술영역이 보인다. 엔비디아가 AI시대에 큰 돈을 벌듯이 양자시대에도 예상 못한 기회가 열릴 수 있다. 활용을 통해 기회를 잡아야 할 것"이라고 말했다.
팽동현기자 dhp@dt.co.kr
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