한국마이크로소프트는 금일(30일) 서울시 종로구에 위치한 한국마이크로소프트 본사에서 퀀텀 컴퓨팅에 대한 소개 및 활용방안 등을 설명하는 미디어 브리핑을 개최했다.
현장에는 한국마이크로소프트의 최고기술임원 신용녀 박사가 자리해 마이크로소프트의 퀀텀 컴퓨팅 기술에 대한 소개 및 사례에 대한 발표를 진행했으며, 이후 미디어를 대상으로 하는 질의응답 또한 이어졌다.
퀀텀 컴퓨팅(또는 양자 컴퓨팅)이란 양자역학의 원리에 따라 작동되는 미래형 첨단 컴퓨팅 기술로, 트랜지스터 및 0,1의 이진접을 사용하는 전통적인 컴퓨터 연산과는 완전히 다른 원리로 작동하는 것이 특징이다.
기존 컴퓨터의 데이터는 항상 0 또는 1의 명확한 상태를 갖고 있는 것에 반해, 퀀텀 컴퓨팅의 기본 단위인 큐비트는 0과 1두개의 상태를 모두 가지고 있다. 이러한 큐비트의 수가 많아질수록 지수확장을 통해 기존 컴퓨터에 비해 수만 배에서 수백만 배 이상 빠른 연산 속도를 구현한다. 기존 컴퓨팅 방식으로 10억 년이 걸리는 연산도 퀀텀 컴퓨팅으로는 100초만에 해결하는 것이 가능한 것이다.
신용녀 박사는 퀀텀 컴퓨팅을 보다 쉽게 설명하기 위해, D-Wave 시스템의 에릭 라디진스키(Eric Ladizinsky)가 한 말을 인용했다. 그는 퀀텀 컴퓨팅에 대해 "5천만 권이 보관된 도서관에서 x라는 단어가 쓰인 페이지를 5분 안에 찾는다고 가정할 때, 고전적인 컴퓨팅 방식으로는 모든 책들을 하나하나 찾아보게 된다. 그러나, 퀀텀 컴퓨팅은 5천 만 명의 '나'를 동시에 만들어 내 동시에 페이지를 찾아볼 수 있다"고 이야기한 바 있다.
물론, 이러한 퀀텀 컴퓨팅 연산을 활용하기 위해서는 많은 것이 준비되어야 한다. 양자 상태를 안정적으로 유지하기 위해서는 절대영도(섭씨 -273도)를 유지할 수 있어야 하며, 전자기 및 진동의 영향을 받지 않아야 한다. 또한 양자 연산에서 발생하는 많은 노이즈를 줄이기 위해서도 큐비트가 활용되기 때문에 보다 정확하고 신속한 연산과 함께 초전도 상태를 유지하는 아직도 진행중에 있다.
마이크로소프트는 지난 2004년부터 퀀텀 컴퓨팅과 관련한 연구소를 설립해 연구를 진행하고 있다. 현재 전세계 8개 국가에 퀀텀 컴퓨팅 연구소가 설립되어 있으며, 뿐만 아니라 다양한 기업들과 연계를 통해 범국가적인 난제를 해결하기 위한 연구를 진행하고 있다. 유럽, 호주, 미국 등 8개 지역에 설립된 연구소는 독자적인 연구를 유기적으로 이어가고 있으며, 퀀텀 컴퓨팅이 사용될 수 있는 의료, 환경 등 다양한 분야에 대한 집중적인 연구도 진행중이다.
또한, 마이크로소프트는 자사의 애저 데이터센터와 클라우드를 통해 풀스택 오픈 클라우드 (Full-stack Open Cloud) 시스템을 구축할 계획을 밝혔다. 지금도 애저 퀀텀을 통해 클라우드 상에서 퀀텀 컴퓨팅을 바로 활용할 수 있도록 프리뷰가 제공되고 있는 상태다.
이날 신용녀 박사는 마이크로소프트가 지난 2017년 발표한 큐샵(Q#)에 대해서도 강조했다. 큐샵은 퀀텀 컴퓨팅을 위해 마이크로소프트에서 개발한 언어로, 자바나 파이썬 등 기존 프로그래밍 개발 환경을 퀀텀 컴퓨팅 개발 환경에 도입해 개발자들이 퀀텀을 구현하도록 돕는 것이 특징이다. 그에 따르면 마이크로소프트가 제공하는 퀀텀 개발 킷은 현재 20만 회 이상 다운로드 되어 전세계적으로 활용되고 있다.
신용녀 박사는 또한 "퀀텀 개발 키트는 깃허브(Git-hub)상에서 오픈소스 형태로 제공함으로써, 프로토콜이나 알고리즘, 퀀텀 게이트같은 것들을 직접 경험할 수 있도록 한 상태며, 애저를 통해 클라우드 환경에서 이용한 만큼 지불하는 방식으로 실제 퀀텀 환경을 시뮬레이션할 수 있는 기회도 제공하고 있다"고 덧붙였다.
또한 이날 마이크로소프트는 의료, 에너지 분야에서 실제로 퀀텀 컴퓨팅을 적용한 파트너의 사례도 소개했다. 케이스 웨스턴 리저브 대학의 경우 마이크로소프트의 퀀텀 알고리즘을 활용해 MRI를 기존 방식보다 3배 더 빠르게 스캔하고, 질병의 주요 식별자 판단을 30% 이상 정밀하게 할 수 있도록 했다. 뿐만 아니라 촬영 결과를 홀로렌즈를 통해 3D로 구현해 헬스케어 품질을 향상시킨 것도 특징이다.
다음으로 두바이 수전력청의 경우 국가 차원의 에너지 최적화를 위해 마이크로소프트와 퀀텀 기반 솔루션을 개발하고 있다. 에너지별 사용량과 예측량, 기후 변화 및 다양한 에너지원 사이의 관계를 분석해 지속가능한 에너지 자원 활용을 이룩한다는 것이 두바이 수전력청의 목표로, 추후 마이크로소프트와 함께 전략적 제휴를 통한 엑스포도 진행할 예정이다.
행사를 마무리하며 신용녀 박사는 "퀀텀 컴퓨팅은 더 이상 미래의 이야기가 아니다"며, "마이크로소프트는 현재 큐샵 기반 개발킷을 이미 제공하고 있고, 클라우드 환경인 애저에서 퀀텀을 직접 사용할 수 있도록 하는 서비스 또한 제공하고 있다"고 강조했다.
또한 그는 "전 세계적으로 현재의 컴퓨팅 역량으로 해결하기 어려운 문제들이 많이 남아있다"며, "다양한 파트너사들과 함께 퀀텀 컴퓨팅 생태계를 구축해 이러한 난제들을 해결하는 데 이바지할 수 있도록 지속적으로 노력하겠다"며 발표를 마무리했다.
■ 현장 질의응답
Q. 마이크로소프트가 국내에서 퀀텀 컴퓨팅을 강조한 것은 오늘이 처음인 것 같다. 시점적으로 현재 퀀텀 컴퓨팅을 강조하는 이유가 있나.
- 발표에서도 소개했듯, 현재 애저 클라우드상에서 퀀텀 컴퓨팅을 사용해볼 수 있는 시대가 왔다. 또한 프리뷰 상태이지만 서비스를 제공할 준비가 됐기 때문에 이번 기회를 통해 발표를 진행했다.
Q. 과거 IBM등에서 퀀텀 컴퓨팅에 대해 이야기한 바 있는데, 마이크로소프트의 퀀텀 컴퓨팅이 갖는 차별점은 무엇인가?
- 클라우드 뿐 아니라 퀀텀에 특화된 언어를 가지고 있는 것은 마이크로소프트 뿐이라는 말씀을 드리고 싶다. 또한, 다른 언어에 익숙한 개발자들도 쉽게 접근할 수 있도록 깃허브를 통해 오픈소스로 제공되고 있는 점도 차별점이라고 할 수 있다.
또한, 현재 기업들은 이온트랩 방식이나 초전도 양자 컴퓨팅 등을 구현하는 데 어느 한 쪽에 특화를 보이는 경우가 많다. 마이크로소프트는 플랫폼 기업으로서, 이러한 플랫폼 안에서 퀀텀 컴퓨팅을 구현하실 수 있도록 풀스택 오픈 클라우드 생태계를 제공하고 있다.
Q. 퀀텀 컴퓨팅 활용에 대한 국내 사례도 궁금하다
- 아직 국내 사례는 공유해드릴 수 없지만, 애저를 통해 퀀텀 연구가 차근차근 진행되고 있다. 더욱 퀀텀 컴퓨팅에 대한 연구가 진전된다면 앞으로도 고객들과 애저 클라우드 상에서 퀀텀을 활용하는 사례를 만들어나갈 수 있으리라 생각한다.
Q. 퀀텀 컴퓨팅을 활용하기 위해서는 특수한 환경이 필요해 현실에서 활용하기에는 굉장히 많은 시간과 준비가 필요하다고 알고 있다. 마이크로소프트는 이러한 문제를 어떻게 해결하고자 하는지 궁금하다.
- 하드웨어 측면에서 초전도 상태를 만드는 것이 굉장히 어려운 문제이기도 하다. 따라서 퀀텀 컴퓨터로 연산하는 시간 자체는 현재로서 1분에서 10분 정도밖에 유지할 수 없는 것이 한계다. 퀀텀 컴퓨터만을 이용해 모든 계산을 하는 것이 아니라, 기존 컴퓨팅으로는 해결할 수 없는 특정 문제를 해결하기 위해 활용하고, 다른 부분은 머신러닝 등을 활용하는 복합적인 형태로 제공되고 있다.
Q. 기업이나 개발자들이 양자 컴퓨팅을 준비하기 위해 알아야 할 것이 있다면?
- 발표에서 설명드렸던 것 처럼 퀀텀 컴퓨팅 개발킷을 쉽게 다운로드 받아 경험해볼 수 있다. 주피터 노트북이나 비주얼스튜디오 환경에서 스크립트 바이 스크립트 형태로 실험해보실 수 잇으며, 매뉴얼 또한 쉽게 설명되어 있다. 오픈 소스를 다운로드 받으셔서 게이트 얽힘 현상 등을 직접 실험해보시는 것을 추천한다.
Q. 애저에서 퀀텀을 시뮬레이션할 수 있다는 것은 실제 퀀텀 컴퓨팅이 아니라 퀀텀 환경을 모사한 일반 컴퓨팅 환경처럼 들리기도 한다. 어떤 것이 맞나.
- 애저로 제공하기 전에는 퀀텀 환경을 모사한 시뮬레이션 형태로 제공했다면, 애저에서는 하드웨어 업체들과 파트너십을 맺어서 실제 퀀텀 컴퓨팅 경험을 제공한다. 두 가지 환경을 다 제공한다고 보실 수 있다.
Q. 애저 퀀텀 컴퓨팅의 비용이 궁금하다.
- 현재는 프리뷰 상태로 제공되고 있기 때문에 정확한 비용은 애저 환경에서 정식으로 런칭될 때 결정 될 것으로 보인다.
Q. IBM과 구글 등은 퀀텀 컴퓨터에 대해 50큐비트, 54큐비트 등 큐비트 갯수를 이야기하고 있다. 마이크로소프트의 퀀텀 컴퓨팅은 어떤가.
- 큐비트의 개수를 많이 이야기하고 있는데, 양자를 안정화하는 데 있어 큰 어려움 중 하나는 바로 노이즈를 줄이는 것이다. 퀀텀 컴퓨터의 연산 시간을 유지하는 것도 중요하지만, 이 노이즈를 제거하는 방면에서도 많은 연구와 노력이 이어지고 있다.
예를 들어 50큐비트가 있다고 해도 노이즈를 지우는 데에만 25큐비트가 사용된다면 큐비트의 수가 많은 것이 큰 의미를 갖지 못한다. 큐비트의 개수보다는 각 큐비트를 안정적으로 운영할 수 있는 환경을 제공하는 회사가 중요한데, 마이크로소프트는 이것이 가능한 상태라고만 말씀드릴 수 있겠다.
Frann@inven.co.kr
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