구글社 “『量子 우월』계산 기술 개발, 성능은 수퍼 컴퓨터의 15억 배” > NEWS

- Google社 “『量子 우월(Quantum Supremacy)』은 라이트 형제의 업적에 버금가”

- 英 FT “기존 컴퓨팅의 한계를 극복한 것, ‘불가능했던 문제’를 해결할 돌파구”

- Nikkei “신약(新藥) 개발 · 소재(素材) 개발 분야 등에 획기적인 도움을 줄 것”

- 블룸버그 “아직은 소규모, 에러 가능성 많아 실용화는 멀어, 생각과 다를수도”

ifs POST 대기자 박 상 기

美 구글社는 자사 연구진이 미래 컴퓨팅 기술로 알려지는 ‘量子 컴퓨팅’에 적용될 수 있는 획기적인 계산 기술 방식의 개발에 성공했다고 발표했다. 동 社 루체로(Erik Lucero) 하드웨어 디자이너는 “인류가 불가능한 문제(impossible problem)라고 여겨왔던 것들을 해결할 수있는 새로운 수단을 제공할 것” 이라고 공언했다.  

이에 따라, 현재까지 인류가 개발한 가장 우수한 성능을 가진 것으로 알려진 ‘수퍼(super) 컴퓨터’의 약 15억 배의 성능을 가진 차세대 컴퓨터의 등장이 현실화되는 게 아닌가 하는 기대를 높여주는 획기적인(?) 연구 성과가 나타난 것이다. 이런 기술이 현실화되면, 희귀 자원의 최적 배분, 어려운 질병 치료를 위한 신약 등을 포함한 새로운 물질들의 개발 과정이 획기적으로 향상될 것으로 기대된다.

그러나, 일부에서는 이 성과의 일상화를 위한 회의적(懷疑的) 시각과 이에 따른 문제점도 지적하고 있다. 英 Financial Times紙는 “종전의 컴퓨팅의 한계를 결정적으로 뛰어넘은 성과” 라고 평가하는 동시에, 구글社가 발표한 기술은 다음 단계로 계획하고 있다는 본격적인 대용량 ‘量子 컴퓨터’ 에 비교하면 충분하지 않다는 견해도 전했다. 아래에 이와 관련한 해외 미디어들의 보도 내용을 요약한다.  

◇ “종전의 수퍼 컴퓨터가 10,000년이 걸릴 계산을 겨우 3분 20초에 해내”   

美 구글(Google)社는 24일, 현재 최첨단 수퍼 컴퓨터가 약 1만년이 걸릴 난수(亂數)를 만드는 문제를 이번에 자사가 개발한 ‘量子 우월(Quantum Supremacy)’은 겨우 3분 20초가 걸렸다고 밝혔다. 이는 계산 성능 측면에서 현존하는 최고의 컴퓨터인 ‘수퍼 컴퓨터’ 성능의 15억배로, 컴퓨터 개발 역사에서 1903년에 라이트 형제가 有人 비행에 처음 성공한 것에 맞먹는 의미를 가진다고 의의를 강조했다. 

美 캘리포니아州 Santa Barbara市에 소재한 구글사 연구소에서 개발을 담당해 온 기술진은 기자 회견을 갖고 이번 연구 성과에 대해 量子 컴퓨터라고 상상해 오던 실적(performance)을 실증한 것 이라고 설명했다. 동사 연구팀은 향후 목표로 “量子 비트 數(qubits)를 이번 53회에서 대폭 늘려갈 것” 이라고 밝히고, “현실에 존재하는 다양한 문제들을 해결할 알고리즘의 개발을 지향해 나아갈 것” 이라고 말했다.

구글社는 이번 연구에 난수(亂數)를 만들어 내는 계산 문제를 가지고 성능을 검증한 것으로 알려졌다. 이와 관련하여, 구글社의 최대 경쟁사인 IBM社는 이번에 발표된 연구 성과에 의문을 제기하고 있으나, 구글사 책임자는 “양자 컴퓨터 성능이 지수 함수적으로 높아지는 것을 명확히 보여준 점에 의미가 있다” 고 반론했다. 

일부 미디어들은 이번 구글社가 발표한 연구 성과는 상상 속의 계산 장치인 ‘量子 컴퓨터’의 개발에 한층 다가선 것으로, 향후 산업 · 금융 분야로부터 군사 부문에 이르기까지 면모를 일신할 가능성을 보여주는 것이라는 기대를 전하고 있다. 아울러, 인공지능(AI) 기술과 융합되어 그 영향이 전세계에 보급될 것이라고 전망하는 한편, 실용화까지는 아직 20~30년은 걸릴 것으로 보인다고 전망했다. (Nikkei)

◇ “신약(新藥) 개발 · 소재(素材) 개발 등 분야에 극적인 발전이 기대”   

美 구글社가 획기적 계산 기술이라고 밝힌 ‘量子 우월(Quantum Supremacy)’이 ‘量子 컴퓨터’에 적용되어 실용화되는 경우에는, 지금까지 반도체의 처리 능력에 얽매여 온 컴퓨터 관련 분야가 새로운 단계로 들어갈 것으로 전망된다. 방대한 선택 가능성 중에서 최적의 방안을 순간적으로 찾아내는 기술이 일상 업무에 적용되면 정치, 교육, 경제 등 사회 전반에 미치는 영향은 상상을 초월할 것으로 전망된다.

우선, 이번 구글社가 초전도(超傳導) 회로를 사용한 범용성이 높은 기술을 채용한 ‘量子 優越(Quantum Supremacy)’ 기술 연구 성과를 발표한 것을 계기로 동사와 경쟁해온 IBM社 등 각국 경쟁사들 간에는, 전 산업 분야에서 차세대 관련 기술의 개발을 목표로 설정하고 합종연횡하며 사활을 건 연구 개발 경쟁이 불을 뿜을 것으로 보인다. 

우선, 획기적인 기여를 상정할 수 있는 분야가 엄청난 계산 능력이 필요한 신약(新藥) 개발 분야다. 만일, 지금 예상대로 ‘量子 컴퓨터’가 실용화되는 경우에는, 지금까지 가장 큰 애로로 알려지고 있는 연구 개발 ‘속도’ 향상 및 효율화가 기대된다. 특히, 난치병(難治病) · 희귀병(稀貴病) 질환 등 분야에서 기대가 커지고 있다. 

현재 이들 질환과 관련한 신약 개발 현장에서는 의학, 약학 분야 뿐 아니라 數學 등 분야와의 융합 연구가 진행되고 있다. 생체 내에서 진행되는 약물의 작용 과정, 병환의 진행 구조 등 복잡하고 동태적인 해석을 가능하게 하는 수리적(數理的) 모델은 엄청난 계산 능력이 필요하기 때문에 계산 시간도 길어지게 된다. 그러나, ‘量子 컴퓨터’ 실용화로 이러한 계산 능력의 애로가 해소된다면 이들 질환에 쓰일 신약(新藥) 개발에 획기적인 시간 단축 및 효율화가 기대될 수 있다는 것이다. 

◇ 블룸버그 “아직 해결해야 할 문제가 남아 있어 생각과는 다를 수 있어”   

블룸버그 통신은 구글社가 개발했다고 발표한 ‘量子 우월(Quantum Supremacy)’은 종전의 수퍼 컴퓨터도 할 수 없었던 문제 해결을 향한 이정표적인 연구 결과이고, ‘量子 컴퓨팅’ 시대를 열어갈 획기적인 것으로 환영할 일이라고 평가했다. 그러나, 이번에 발표된 실적에도 불구하고 아직은 문제점들을 가지고 있다는 지적도 하고 있다. 

즉, 이론적으로는 이런 성질은 기하급수적으로 성능 향상을 가져 올 수가 있으나, 구글社가 개발한 ‘量子 컴퓨팅’ 기술은 단지 49~50 큐비트(qubits)를 사용하고 있어, 단지 종전의 컴퓨터가 해결하지 못한 것을 해결하는 정도에 그치는 것이라는 지적이다. 

한편, 이번에 구글社가 발표한 ‘量子 컴퓨터’ 기술에 적용될 ‘양자 우월(quantum supremacy)’ 기술이 일상적으로 사용되는 컴퓨터에 적용되면 종전의 디지털 암호화 방식이 간단하게 뚫리고 마는 등, 리스크도 발생하는 것이 불가피할 것으로 보여서 정부 및 민간 기업 등의 보안(security) 시스템에 불안이 커질 가능성이 있다. 

그러나, 지금 당장은 ‘量子 컴퓨터’ 기술이 성능면에서 충분하지 않고 양산 단계도 아니기 때문에 사이버 보안 관점에서 당면한 문제는 아니다. 그러나, 향후 5년 혹은 20년 뒤에 ‘量子 컴퓨터’ 기술이 범용화하는 경우에는 현재의 방식인 계산량에 의존하는 암호 방식이 성립되지 않게 될 가능성이 커질 것으로 전망되는 것이다. 즉, 장래에는 현재 주류를 이루고 있는 암호의 안전성이 담보되지 않게 될 것이다. 이번에 구글社가 ‘量子 우월’ 기술 성공을 발표한 뒤에, 보안성을 요체로 주장해 온 암호자산(화폐) 비트코인 가격이 폭락한 것도 이런 때문으로 해석되고 있다. 

* 참고; 종전의 컴퓨터는 작은 실리콘 트랜지스터를 사용하여 ‘0’ 혹은 ‘1’ 이라는 2 진법 비트(bit)를 적용하여 데이터를 처리한다. 이와는 대조적으로 ‘量子 컴퓨팅’은 큐비트(‘qubit’; quantum bit)를 사용하여 처리한다. 큐비트(qubit)에서는 동시에 ‘0’ 혹은 ‘1’이 될 수 있다. 종전의 컴퓨터는 각 비트가 독립적으로 작동하나, 量子 컴퓨팅에서는 한 큐비트(qubit)는 다른 큐비트(qubit)의 상황에 의존한다. 

◇ “지금 선진 각국은 ​국가 경쟁력을 좌우할 ‘量子 정보기술’ 개발에 각축”   

종전의 컴퓨터 계산의 기본원리는 1946년 인류 최초의 전자 컴퓨터인 ‘ENIAC’이 등장한 이후 변함없이 데이터를 하나씩 순서대로 처리하는 방식에 머물러 있었다. 그러나, ‘量子 컴퓨터’는 ‘量子 力學’이라는 물리학 법칙에서 탄생된 획기적인 계산 방법을 적용하여, 모든 데이터를 일거에 동시 처리하는 방식을 적용한다. 

향후, 방대한 데이터 처리가 요구되는 인공지능(AI)의 계산을 도입하여 획기적인 향상이 기대되는 정치, 교육, 경제, 금융 리스크 등의 예측, 화학 실험 등 각 분야에 폭넓게 활용될 것이 기대된다. 특히, ‘심층(深層) 학습(deep learning)’ 등 AI 분야에서는 量子 컴퓨터의 계산 능력이 증가하면 그 영향이 엄청날 것으로 전망된다. 

따라서, 현 시점에서는 ‘量子 컴퓨터’ 본격 개발까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상되나, 장래에 국가 경쟁력을 좌우할 가능성이 높은 것으로 전망된다. 이런 관점에서 미국, 중국, 유럽, 일본 등 각국은 ‘量子 컴퓨터’ 개발을 핵심으로 하는 ‘量子 정보기술’ 연구 개발에 힘을 쏟고 있다. 우리도, 정부, 학계, 산업계 등이 폭넓게 연대해서 관련 연구 개발을 가속해야 할 필수 분야인 것으로 보인다. <ifs POST>