[인터뷰] 이근우 한국퀀텀컴퓨팅 CTO "양자 오류에 막힌 단독 연산…SQD가 이끄는 ‘양자-슈퍼컴’ 동맹"

화학·신약 분야서 먼저 사용…최소 3년간 하이브리드 방식 대세
VQE에서 SQD로 전환…양자 오류가 촉발한 슈퍼컴퓨터 수요
“알고리즘상 슈퍼컴 사용 비중 90% 이상”
미·중, 적국 암호 해독 걸린 ‘치킨게임’…핵 개발 경쟁과 흡사

각 영역별로 필요한 하드웨어가 다르다. AI(인공지능) 시대에 엔비디아가 폭발적으로 성장할 수 있었던 건 LLM(거대언어모델)이 병렬연산에 특화된 GPU(그래픽처리장치)와 잘 맞았기 때문이다. 엔비디아의 매출이 지난 2년 간 5배 가까이 급증했지만, 여전히 CPU(중앙처리장치)는 컴퓨터에서 빼놓을 수 없는 핵심 부품이다. GPU가 AI 연산에 필요하지만 모든 연산을 대체할 수는 없다.


향후 양자컴퓨터 시대에도 이런 양상이 반복될 것으로 전망된다. 현재 양자컴퓨터 업계에서 양자컴퓨터와 가장 잘 맞아떨어질 것으로 보는 분야는 화학과 신약 개발 업종이다. 이 두 영역에서 양자컴퓨터가 먼저 빠르게 사용될 것으로 예상된다. 핵심은 이들 영역에서도 여전히 ‘양자 오류’ 문제가 심각해 양자컴퓨터 단독으론 사용이 불가능하다는 것이다. 이로 인해 양자컴퓨터의 상용화가 오히려 고전 슈퍼컴퓨터의 수요를 촉진할 수 있을 것으로 보인다.

양자컴퓨터는 0과 1만 처리하는 기존 고전컴퓨터와 달리, 0과 1을 동시에 다루는 큐비트를 이용해 복잡한 문제를 획기적인 속도로 푸는 차세대 컴퓨터다. 

이근우 한국퀀텀컴퓨팅 CTO(최고기술책임자) 부사장은 1일 EBN과의 인터뷰에서 “현재 전 세계 양자컴퓨터 전공자들이 양자컴퓨터를 활용할 수 있는 유스케이스(사용처)를 찾기 위해 혈안이 돼 있다”며 “특정 연산 방식(알고리즘)마다 유독 양자컴퓨터와 잘 맞는 분야가 있기 때문”이라고 말했다.


한국퀀텀컴퓨팅의 AI 데이터센터. [출처=한국퀀텀컴퓨팅]
이 부사장은 경상국립대학교 생명과학부 교수 출신 양자컴퓨터 전문가로, 지난 수십년 동안 화학 및 신약 개발 분야와 양자컴퓨터의 결합에 대해 연구해 왔다.

그는 “4~5년 전에는 VQE(Variational Quantum Eigensolver) 알고리즘을 사용해 화학과 신약 개발에서 양자컴퓨터를 접목하려고 했으나, 양자 오류 문제가 너무 심각해 SQD(Sample-based quantum diagonalization) 알고리즘으로 변경했다”고 설명했다.

VQE는 양자컴퓨터가 파라미터화된 양자회로를 실행해 기대값을 측정하고, 슈퍼컴퓨터가 이를 반복적으로 최적화하는 하이브리드 알고리즘이다. 즉 양자컴퓨터가 빠르게 핵심 연산을 수행하면, 슈퍼컴퓨터가 오류를 잡아주는 역할을 한다.

이 알고리즘 연산에서 양자컴퓨터의 비중은 약 70% 정도다. 그러나 양자 오류 문제가 해결되지 않으면서 업계는 SQD로 알고리즘을 변경했다. SQD는 훨씬 더 많은 연산을 슈퍼컴퓨터에 맡기면서 양자 오류 문제를 획기적으로 낮췄다. 이 부사장은 “SQD에서 슈퍼컴퓨터의 비중은 90% 이상”이라고 말했다.

양자 오류란 양자컴퓨터를 이루는 큐비드가 원래 의도한 양자상태를 유지하지 못하고 망가져 계산 결과가 잘 못되거나 정보가 손실되는 것으로 말한다.

양자 오류는 양자컴퓨터의 대중화를 막는 핵심 요인으로 지목되는데, 양자컴퓨터와 잘 맞는 영역에서 조차 양자 오류 문제가 쉽게 해결되지 않으면서 최소 3년 간 양자컴퓨터와 슈퍼컴퓨터를 함께 사용하는 ‘하이브리드 방식’이 대세가 될 전망이다.

다만 IBM, 아이온큐, 파스칼 등 양자컴퓨터 회사들이 2~3년 후 양자 오류 문제를 해결한 새로운 양자컴퓨터를 내놓겠다고 공언한 만큼 중장기적으론 불확실성이 크다.

이 부사장은 “3년 뒤에도 SQD와 같은 하이브리드 방식으로 양자컴퓨터가 사용될지에 대해선 돌아가는 판을 봐야 할 것”이라고 말했다. 결국 관건은 양자컴퓨터 기업들이 실제 얼마만큼 양자 오류를 해결한 컴퓨터를 내놓느냐가 될 것이란 설명이다.


이근우 부사장. [출처=진운용 기자]
이 부사장은 양자컴퓨터를 ‘핵’에 비유하며 발전 속도가 빠를 것이라고 강조했다. 이 부사장은 “냉전 시대 미국과 소련이 누가 먼저 핵을 개발하느냐로 치열하게 경쟁했던 것처럼, 미국과 중국이 양자컴퓨터를 먼저 개발하기 위해 경쟁하고 있다”며 “먼저 개발하는 국가가 적대국의 모든 암호를 풀 수 있어, 치킨게임 양상이 벌어지고 있다”고 말했다.

현재까지 여전히 극히 한정된 분야에서 양자컴퓨터가 사용되고, 양자 오류 문제가 심각하지만 양국 간 경쟁이 가열되면서 3년 뒤 어느정도 수준에 올라설 지 불확실성이 크다는 분석이다.

이어 이 부사장은 “양자컴퓨터 관련 인재가 심각하게 부족한 수준인 만큼, 후발주자가 따라오기 매운 어려운 분야”라며 “승자가 모든 것을 가져가는 게임이 될 것”이라고 말했다.

한국퀀텀컴퓨팅은 대한민국 1세대 양자컴퓨팅 기업으로서, 양자컴퓨터를 활용해 최적화·재료/화학·바이오/제약 분야에서 다양한 연구개발을 진행하고 있다.

특히 이차전지 기업과 협력해 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리의 조성, 원소 배열, 리튬 삽입 위치 등을 최적화하는 모델을 구축하고 있으며, 전 세계 인구의 30% 이상에 영향을 미치는 MASLD(대사이상 지방간질환)/MASH(대사이상 지방간염) 대사질환에 대한 새로운 치료제를 발굴하고 있다.

출처 : EBN산업경제