국내 양자기술 주도 한국표준과학연구원 
에너지 절감 가능…오류 줄이는 게 관건

인공지능(AI) 다음에 올 양자 기술의 시대에선 전기 수요가 더욱 커질까. 기존 슈퍼컴퓨터에 비해 전기를 얼마나 아낄 수 있을까. 국내 연구진에 따르면 슈퍼컴퓨터보다 실질적인 우위를 나타내는 1000큐비트 양자컴퓨터의 경우 전력 소모량이 슈퍼컴의 0.3~1.3%에 불과하다고 한다. 다만 양자컴이 폭발적인 능력을 발휘하는 분야가 아직 제한적이고 외부 환경에 따라 오류가 발생할 수 있다는 점이 한계로 지적된다.

홍상기 한국표준과학연구원(KRISS) 선임연구원은 최근 아시아경제와의 인터뷰에서 "양자 우월성이 시작되는 1000큐비트 규모의 양자컴퓨터의 경우 0.08㎿가량 소모되는 것으로 판단된다"고 밝혔다. KRISS는 한국 양자과학기술 허브로서 최근 출범한 '양자전략위원회'에 참여하고 있다. 지난해 20큐비트 양자컴퓨터를 국내 최초로 개발한 바 있다. 큐비트(qubit)란 컴퓨터에서 정보의 기본 요소인 비트(bit)와 유사한 개념이다. 다만 비트는 0 또는 1중 하나의 값을 가질 수 있지만, 양자비트는 0과 1을 동시에 가질 수 있다. 이 때문에 큐비트 수가 많을수록 기존의 슈퍼컴퓨터보다 월등하게 빠른 정보처리가 가능하다.

유상임 과학기술정보통신부 장관이 지난달 대전시 유성구 한국표준과학연구원을 방문해 초전도 양자컴퓨팅에 대한 설명을 듣고 있다. 과기정통부 제공

초전도양자컴퓨팅 시스템연구단의 홍 선임연구원은 "양자컴이 안정적으로 운영되려면 영하 273도의 극저온 환경을 유지해야 하는데, 냉동기를 가동하는 전력을 감안한 정도"라고 설명했다. 이어 "초전도 양자컴 기준으로 50큐비트 규모였을 때는 0.025㎿가량의 전력이 소모된다"고 덧붙였다.

기존 슈퍼컴의 가장 큰 단점은 엄청난 전력 소모량인데 양자컴으로 이 문제를 어느 정도 해결할 수 있다는 것이다. 예를 들어 중국의 슈퍼컴 텐허 2호의 전력 소모량이 24㎿, 유럽의 친환경 슈퍼컴퓨터 루미(LUMI)가 6㎿를 소모하는 것과 비교하면 양자컴퓨터는 이들의 0.3~1.3%의 전기만 사용하는 수준이다.

그는 다만 "에너지를 얼마나 줄일 수 있는지 이야기하려면 같은 연산을 할 때 소모되는 전력으로 이야기해야 한다"면서 "양자컴과 슈퍼컴이 각각 이득을 갖는 계산이 다르기 때문에 몇 배 단위로 말하긴 어렵다"고 했다. 또한 양자컴은 매우 민감한 시스템으로 외부 환경의 작은 변화나 열잡음으로 계산 결과에 오류가 발생할 수 있다.

양자컴은 특정 분야에서 경쟁 우위에 있어 AI를 완전히 대체하긴 힘들다는 게 학계의 공통된 견해다. 기후 변화, 신약 개발, 암호 해독, 금융 데이터 분석 등에 특화돼 있다. 일례로 글로벌 항공 우주 기업인 에어버스는 항공기 설계나 고장 원인을 분석하는 복잡한 시뮬레이션 계산에 양자컴을 활용한다는 계획이다. 골드만삭스는 투자 포트폴리오 리스크 계산에, 폭스바겐은 전기차용 고성능 배터리 개발에 양자컴 적용을 기대하고 있다.

김보경 기자 bkly477@asiae.co.kr

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