IBM, “2033년까지 2천 qubit 성능의 프로세스 개발할 것”

[산업일보]
IBM이 일산 킨텍스에서 25일부터 27일까지 개최된 ‘퀀텀 코리아 2024(Quantum KOREA 2024)’에 참가해 양자컴퓨터 기술 현황과 개발 로드맵을 소개했다.

IBM은 이번 전시회에 양자컴퓨터 ‘IBM 퀀텀 시스템 원’ 모형을 선보여 관심을 끌었다. 현재 독일, 일본, 미국, 캐나다 등에 설치된 이 양자컴퓨터는 한국 연세대학교 송도캠퍼스에도 도입을 앞두고 있다.

IBM 퀀텀 시스템 원은 질소와 헬륨 가스를 통해 -273°를 유지하게 설계됐다. 가장 하단에 위치한 칩이 송출하는 신호가 케이블을 따라 각 층을 거치며 일반 컴퓨터로 전달되는데, 이 과정에서 고온의 열이 발생하기 때문이다.

IBM의 표창희 상무는 “기존 컴퓨터는 0과 1의 데이터를 차례대로 계산했다면, 양자컴퓨터는 양자에 대한 중첩 기능을 통해 한꺼번에 계산이 가능하다”라며 “일반 컴퓨터에서 수천, 수만 년이 걸릴 수도 있는 계산을 수 분 안에 해결해 낼 수 있다는 것”이라고 설명했다.

이러한 특성 때문에 IBM의 양자컴퓨팅 시스템은 세계 유수 기업에서 이미 활용하고 있다는 것이다.

ExxonMobil(엑슨모빌)은 LNG 수송을 위한 선박의 최적 해상 경로를 설정하고 화학 및 공학 분야의 차세대 에너지 솔루션을 개발하는 데 쓰고 있다. Mercedes-Benz(메르세데스 벤츠)는 신소재 개발과 제조 최적화에, 미쓰비시 화학·JSR 코퍼레이션·게이오 대학은 OLED 소재 개발에, CERN(유럽원자핵공동연구소)은 힉스 입자를 감지하고 분석하기 위해 양자컴퓨터를 운용 중이다.

이렇게 양자컴퓨터는 ▲고에너지 물리학 ▲신소재 개발 ▲의료 및 생명과학 ▲최적화 등의 분야에서 기존 컴퓨터로는 어려웠던 난제들을 해결하고 있다.

IBM은 2020년 소규모 양자 시스템을 대규모 양자 컴퓨터로 발전시킬 양자 로드맵을 발표하고, 지난해에는 2033년까지의 로드맵을 연장했다.

2023년 IBM은 로드맵을 따라, 127큐비트(qubit)의 성능을 가진 ‘Eagle’ 프로세스를 통해 양자컴퓨터가 고전 양자역학 시뮬레이션을 넘어 연구를 위한 과학적 도구로 활용하는 단계에 이르렀다는 ‘유틸리티 스케일(유용성 단계)’에 도달했음을 증명했다. 12월에는 Eagle보다 5배 이상의 오류를 감소한 133큐비트의 ‘Heron’ 프로세스를 출시하기도 했다.

표창희 상무는 “최근 ‘시스템 투’ 양자컴퓨터도 발표했다”라며 “시스템 원은 1개 칩이 들어갔지만, 시스템 투는 3개의 Heron 프로세스가 탑재된다”라고 말했다. 모듈형 양자 컴퓨터로, 프로세스 각각의 연산은 물론 필요에 따라 병렬 연결해 사용도 가능하다는 것이다.

그는 “2033년 10억 개의 양자게이트를 실행할 수 있는 2천 큐비트 성능의 프로세스를 시장에 제공하는 것이 로드맵 상 IBM의 최종 목표다”라고 덧붙였다.

한편, IBM은 양자 생태계 구축에도 힘쓰고 있다. 보잉, JSR, Wells Fargo, EON 등의 기업과 대학, 정부기관 등 250개 이상의 양자컴퓨터를 사용하는 회원사가 ‘IBM 퀀텀 네트워크’에 참여하고 있다.

또, 양자 기술 교육 프로젝트를 위한 ‘퀀텀 이노베이션 센터’를 전 세계 39개 거점에 조성하고 R&D 등을 지원하고 있다. 국내의 경우 성균관대학교, 연세대학교, 한국퀀텀컴퓨팅(KQC)과 함께 센터를 운영하고 있다.

표창희 상무는 “양자컴퓨터의 유용성을 세상에 널리 알리고 활용할 수 있게 돕는 것이 IBM 양자컴퓨터 개발의 첫 번째 미션”이라며 “두 번째 미션은 안전한 양자컴퓨터 사용으로, 양자내성보안 솔루션 제공을 통해 안전성을 보장하고자 한다”라고 전하기도 했다.