세계에서 가장 가치 있는 회사가 양자 컴퓨팅에 투자하는 이유

 

**양자 컴퓨팅(quantum computing)은 양자역학 원리를 활용하여 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 효율적으로 복잡한 문제를 해결하는 새로운 컴퓨팅 기술입니다. 기존 비트와 달리 '큐비트'를 사용하여 '중첩' 및 '얽힘'과 같은 양자 현상을 통해 계산하며, 신약 개발, 재료 과학, 암호 해독 등 다양한 분야에서 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있습니다. **

지난 2주 동안 AI 열풍의 주역이자 최대 수혜자인 엔비디아가 양자 컴퓨팅에 뛰어들었습니다. Craig Hallum의 투자 분석가인 Richard Shannon은 "엔비디아가 이전에 이런 일을 하지 않았다는 게 좀 놀랍다"고 말했습니다.

엔비디아의 벤처 캐피털 부문과 다른 투자자들의 투자(퀀텀 컴퓨팅 스타트업인 Quantinuum, QuEra and PsiQuantum의 가치를 합산하면 170억 달러가 넘는다)는 엔비디아 CEO 젠슨 황의 입장 변화를 보여줍니다. 1월 황 CEO는 양자 컴퓨터가 상용화되려면 15~20년은 걸릴 것이라고 말하며 상장된 양자 컴퓨팅 기업들을 곤두박질치게 했습니다. 그는 3월에도 이러한 입장을 철회하며, 6월에는 양자 컴퓨팅이 "변곡점"에 도달했으며 "향후 몇 년 안에 흥미로운 문제들을 해결할 수 있을 것"이라고 말했습니다. 엔비디아 대변인은 이에 대한 언급을 거부했습니다.

AI 기업들이 모델을 실행하는 데 필요한 하드웨어의 중심에 자리 잡으면서 엔비디아는 4조 달러의 가치를 지닌 세계에서 가장 가치 있는 기업이 되었습니다. 엔비디아는 GPU(AI 알고리즘 실행에 특화된 칩)를 설계하고, CUDA(칩 간 통신을 가능하게 하는 칩)를 개발하여 냉장고 크기의 슈퍼컴퓨터에 통합합니다. AI 기업들은 이 슈퍼컴퓨터를 자사 데이터센터에 배치하기 위해 경쟁하고 있습니다.

양자 컴퓨팅은 엔비디아의 AI 고객에게 도움이 되지 않을 것으로 보입니다. 엔비디아가 투자한 스타트업 중 하나인 PsiQuantum의 최고과학책임자(CSO)인 Pete Shadbolt는 "양자 컴퓨팅과 AI는 정반대입니다."라고 말했습니다. AI 시스템은 방대한 양의 데이터에서 패턴을 학습하기 때문에 강력합니다. 반면 양자 컴퓨터는 "데이터를 싫어하고 정밀성을 선호합니다."라고 Pete Shadbolt는 말했습니다.

지지자들은 양자 컴퓨팅이 새로운 컴퓨팅 패러다임을 가져올 수 있다고 믿습니다. NVIDIA의 GPU처럼 수많은 단순 계산을 병렬로 수행하는 대신, 양자 컴퓨터는 매우 중요한 몇 가지 방정식을 풀 수 있습니다. Quantinuum은 이온(전하를 띤 원자)을, PsiQuantum은 광자(빛 입자)를, QuEra는 중성 원자를 사용하여 이를 수행합니다. 이 작은 입자들은 양자역학의 기묘한 법칙을 따릅니다. 즉, 동시에 여러 상태에 있을 수 있기 때문에 양자 컴퓨터는 복잡한 계산의 여러 경로를 동시에 탐색하여 현재의 "고전적인" 컴퓨터로는 합리적인 시간 내에 도달할 수 없는 해를 도출할 수 있습니다. 여기에는 디지털 경제의 근간을 이루는 암호화 체계를 해독하는 데 기존 컴퓨터가 수백만 년이 걸리는 것을 단 몇 시간으로 단축하는 것도 포함됩니다. 이로 인해 은행들은 "양자 저항(“quantum-resistant”)" 암호화를 개발하기 위해 경쟁하고 있습니다.

유익한 응용 분야도 있습니다. 구글 양자 AI의 선임 연구 과학자인 황신위안(Hsin-Yuan Huang)은 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터로는 불가능한 양자 역학 시스템을 시뮬레이션할 수 있다고 말했습니다. 양자 역학은 물리적 세계에 대한 가장 기본적인 설명이며, 이를 시뮬레이션할 수 있는 능력은 신약, 소재, 화학 ​​공정을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다. 황신위안은 "단순히 많은 GPU만으로는 해결할 수 없습니다. 본질적으로 너무 어렵기 때문입니다."라고 말했습니다.

예를 들어, 양자 컴퓨팅은 현재 전 세계 에너지 소비량의 2%를 차지하는 암모니아를 생산하는 더 친환경적인 방법을 제시할 수 있습니다. PsiQuantum은 메르세데스-벤츠와 협력하여 양자 컴퓨터가 리튬 이온 배터리 전해질을 시뮬레이션하는 방법을 연구하고 있으며, 이를 통해 전기차 배터리 설계를 가속화할 수 있을 것으로 기대됩니다. 또한 제약 회사인 베링거 인겔하임과 협력하여 인체의 약물 대사에 관여하는 효소를 연구하고 있습니다.

하지만 옥스퍼드 대학교 양자 정보 및 계산 박사 과정 연구원인 Jan Ole Ernst는 이러한 아이디어를 실현할 만큼 충분히 큰 양자 컴퓨터가 없기 때문에 양자 컴퓨터의 구체적인 유용성은 아직 입증되지 않았다고 말했습니다. 더 큰 양자 컴퓨터가 애플리케이션 개발에 사용 가능해지면 이러한 상황은 바뀔 가능성이 있습니다. "하지만 저는 이 또한 다소 무리라고 생각합니다. 애플리케이션에 대한 연구가 너무 많이 진행되고 있고, 큰 수의 인수분해 외에는 명확한 답을 찾지 못했기 때문입니다."

양자 컴퓨터가 이러한 질문에 대한 명확한 답을 얻을 수 있는 규모에서 작동하는 데 얼마나 걸릴지는 불확실합니다. 많은 기술적으로 어려운 분야와 마찬가지로 양자 컴퓨팅의 타임라인은 촉박하게 흘러가는 경향이 있습니다. PsiQuantum은 호주와 일리노이에 있는 현장에서 작업을 시작했으며, 칩을 작동 온도까지 냉각하는 장비를 테스트하고 있다고 밝혔습니다. 2021년에 예상했던 것보다 2년 늦은 2027년까지는 충분히 활용 가능한 양자 컴퓨터를 구동할 것이라고 밝혔습니다.

양자 컴퓨터가 실제로 가동되기 시작하면 엔비디아가 그 중심에 설 가능성이 높습니다. 에른스트는 "엄청난 양의 고전적 처리 없이는 양자 컴퓨터를 가동할 수 없을 것"이라고 말했습니다. 고전적 컴퓨터는 양자 컴퓨터를 제어하고, 오류 수정을 수행하고, 판독 결과를 분석하는 데 필요합니다. PsiQuantum은 엔비디아의 하드웨어를 사용하여 양자 계산을 준비하고 출력을 처리합니다. 2022년에는 양자 컴퓨터가 고전적 컴퓨터와 통신할 수 있도록 하는 CUDA-Q를 출시했습니다. 올해는 "유용한 양자 컴퓨팅의 타임라인을 단축하는 데 전념하는" 보스턴에 엔비디아 가속 양자 컴퓨팅 연구 센터를 설립한다고 발표했습니다.

Shadbolt는 "그들이 양자 컴퓨터만 빼고 모든 것을 하고 있다고 해도 과언이 아닙니다."라고 말했습니다.

하지만 상황이 바뀔 수도 있습니다. Shannon은 엔비디아의 최근 투자는 "어떤 플랫폼이 더 잘 확장되는지 미리 알 수 있게 해 줄 것"이라고 말했습니다. "시간이 충분히 주어지면 엔비디아가 하나 이상의 양자 기업을 인수할 가능성은 거의 확실하다고 생각합니다."