CES 2025에서 최대 화두 중 하나는 양자컴퓨터다. CES 2025 행사가 지난 12월 구글이 양자컴퓨터 개발 성과를 발표한 직후 열리기도 했지만, AI 선두주자인 엔비디아 젠슨 황이 “양자컴퓨터 시대는 30년은 더 걸릴 것”이라고 애써 부정하면서 더욱 주목을 받고 있다.
양자컴퓨터는 기존 슈퍼컴퓨터와 다른 원리로 작동한다. 모든 정보를 0 또는 1, 비트(bit) 단위로 처리하는 슈퍼컴퓨터와 달리 양자컴퓨터는 큐비트(Qubit)라는 기본 단위를 쓴다. 큐비트는 0과 1을 동시에 표현할 수 있는 중첩 상태를 통해 복잡한 문제를 병렬로 처리한다. 이러한 특성은 기존 슈퍼컴퓨터와 본질적으로 다르고, 특정 문제에서 엄청난 계산 속도 향상을 가능하게 한다.
AI 시장이 커질수록 막대한 계산량을 처리할 수 있는 양자컴퓨터 기술은 절대적으로 필요하다. 최근 구글은 자체 개발한 양자 칩 '윌로우(Willow)'를 통해 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 성과를 발표했다. 이와 같은 기술 발전은 AI와 양자컴퓨팅의 융합 가능성을 높이며, 다양한 산업 분야에서 혁신을 이끌 것으로 기대된다.
구글 양자컴퓨터칩 윌로우. 구글
양자컴, 외부 환경 통제가 숙제
양자컴퓨터는 상용화를 위해 여전히 다양한 기술적 도전에 직면해 있다. 에러율 문제는 가장 큰 장애물로, 외부 환경의 작은 간섭에도 큐비트가 영향을 받아 계산 결과의 신뢰도가 낮아질 수 있다. 이를 극복하기 위해 IBM과 구글은 양자 오류 보정 기술 개발에 주력하고 있다. 또한, 큐비트를 안정적으로 유지하기 위해 극저온 상태를 요구하는 기술적 한계도 있다. 이에 대응해 아이온큐는 초저온 없이 작동 가능한 이온 트랩 기술을 활용하고 있다.
미국, 중국, 한국 등 주요 국가들은 양자컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있다. 미국의 IBM은 127큐비트 컴퓨터를 개발하며 상용화를 시도하고 있으며, 구글은 오류율을 줄인 차세대 칩을 선보였다. 중국은 대규모 투자를 통해 미국을 빠르게 추격 중이며, 100큐비트 이상의 양자컴퓨터를 공개하며 기술력을 과시하고 있다. 한국에서도 연세대학교가 IBM의 양자컴퓨터를 도입해 다양한 산업과 협력하며 기술 발전을 모색하고 있다. 삼성, LG, SK 등 주요 대기업들도 양자컴퓨터의 잠재력을 탐구하며 연구에 참여하고 있다.
'CES 2025'에서 기조연설을 하는 젠슨 황 엔비디아 CEO. 연합뉴스
양자컴퓨터에 견제구 던진 젠슨 황
엔비디아 CEO 젠슨 황은 최근 양자컴퓨터의 상용화 시점을 최대 30년 후로 전망하며 논란을 불러일으켰다. 그는 양자컴퓨터가 해결해야 할 기술적, 경제적 과제를 강조하며 현재로서는 상용화까지 시간이 필요하다고 주장했다. 하지만, 이에 반박하는 목소리도 높다. 디웨이브퀀텀의 앨런 바라츠 CEO는 "양자 컴퓨터 상용화는 이미 현실이다"며, 젠슨 황의 예측이 지나치게 비관적이라고 반박했다. 디웨이브는 양자 어닐링 방식을 활용해 상업적 응용이 가능한 제품을 출시하고 있다.
IBM 양자컴퓨터 '퀀텀 시스템 원'. IBM
AI와 양자컴퓨터는 상호보완적
AI와 양자컴퓨터의 관계는 상호보완적이다. AI는 대규모 데이터를 처리하고 복잡한 문제를 해결하기 위해 점점 더 강력한 연산 능력을 요구하고 있다. 양자컴퓨터는 AI가 직면한 한계를 극복할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 특히, AI 모델 학습 과정에서의 하이퍼파라미터 최적화나 강화 학습 같은 복잡한 연산 문제는 양자컴퓨터의 병렬 처리 능력을 통해 혁신적으로 개선될 수 있다. 또한, AI 데이터센터의 전력 소비 문제를 해결하는 데도 양자컴퓨터는 큰 역할을 할 수 있다. 기존 데이터센터가 막대한 전력을 소모하는 반면, 양자컴퓨터는 상대적으로 적은 에너지로 연산을 수행할 수 있어 효율성을 극대화한다.
AI와 양자컴퓨터의 융합은 신약 개발, 금융 모델링, 기후 변화 시뮬레이션 등 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 것으로 전망된다. 예를 들어, 신약 개발에서는 분자 구조를 분석하고 최적의 후보 물질을 탐색하는 데 양자컴퓨터가 활용될 수 있다. 금융 분야에서는 복잡한 위험 관리 모델을 더 정교하게 계산할 수 있다. 또한, 기후 변화 시뮬레이션이나 물류 최적화 같은 대규모 연산 문제에서도 양자컴퓨터는 기존 기술로는 해결하기 어려운 문제를 풀 수 있는 열쇠가 될 것이다.
이와 같은 변화는 단순히 기술의 발전을 넘어 사회 전반에 큰 영향을 미칠 가능성이 있다. AI와 양자컴퓨터는 서로의 강점을 결합해 새로운 시대를 열어갈 것이다. 양자컴퓨터의 상용화가 AI의 한계를 극복하는 데 중요한 역할을 할 뿐만 아니라, 두 기술이 함께 발전하며 창출할 시너지는 인류의 삶에 큰 변화를 가져올 것으로 보인다.
하재인 기자 https://n.news.naver.com/mnews/article/666/0000062189