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양자 동향
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KIC China 주간중국창업 제 226호 양자컴퓨터 시리즈 93) 뜨거워지는 양자컴퓨팅 칩, 본위엔양자와 징허 "칩" 연합제조 발표 — 중국전자보(中国电子报) 제공

출처:KIC China 발표 시간:2021-05-06 16:52:00 조회 수:
발표 시간:2021-05-06 16:52:00

최근 글로벌 양자 컴퓨팅 분야의 정보가 활발하다. 바이트댄스는 양자 분야의 연구원과 인턴을 모집하기 시작했고, IBM은 최초의 양자 프로그래밍 인증 서비스를 시작했으며, 유명한 Cleveland Clinic은 양자 컴퓨터 배포를 시작했다. 4 월 2 일, 허페이본위엔 양자컴퓨팅 기술유한책임공사(合肥本源量子计算科技 有限责任公司)와 허페이 징허집적회로 주식유한공사(合肥晶合集成电路股份有限公司)는 양자 컴퓨팅 칩 연합연구소 공동 설립을 발표했다. 많은 정보 중 주목할만한 몇 가지 핵심 정보가 있는데, 하나는 양자 칩에 관한 것이고 다른 하나는 양자 응용에 관한 것인데, 이 두 가지 모두 미래의 양자 컴퓨팅 발전에 큰 영향을 미칠 것이다.

양자 칩 제조 가속화
현재 글로벌 칩부족은 다양한 산업영역에 걸쳐 영향을 미쳤지만, 칩 부족은 하루 아침에 불어닥친 한파가 아니며 실제로는 발생에 긴 기간의 복선이 있었다. 그러나 사실 밑바탕을 깔고 일부 칩 트랙을 주목하는 시작단계인 것이다. 양자 컴퓨팅은 아직 폭발점에 도달하지 않았지만 폭발할 때까지 기다리면 너무 늦을 것이다.
    사진 1) 출처: 중국전자보(中国电子报)
며칠 전 본위엔양자(本源量子)와 징허집성전기회로(晶合集成电路)가 합작하여 양자 컴퓨팅 칩 연합 연구소를 설립했는데, 일종의 테스트라인이었기 때문에 많은 주목을 받았다. 중간 테스트라인은 정식 생산 라인 이전의 공정으로 실험실과 대규모 생산을 연결하는 가교 역할을하며, 중간 테스트라인을 통과한 후 정식 생산 라인에 배치할 수 있다. 다른 양자 정보 회사의 칩도 이 중간 테스트라인으로 이동하여 대규모 생산에 대한 사전 조사를 수행하여 생산 라인의 각 공정 과정에서의 문제를 해결할 수 있다. 본위엔양자(本源量子) 총경리 장휘(张辉)는 본지 기자에게 이 중간 테스트라인 전체가 통과하는데 2-3 년이 걸릴 것으로 예상된다고 말했다.

양사가 공동으로 설립한 양자 컴퓨팅 칩 분야 연합연구소는 극저온 집적 회로 분야에서 공정 협력 개발 및 공정 검증을 수행하고 칩 설계부터 테스트와 패키징까지 전체 체인 개발을 실현할 것으로 알려졌다. 첫 번째 단계의 투자는 수십억 위안이 될 것으로 예상된다. 이전에 본위엔양자(本源量子)와 중국과학기술대학은 칩 아키텍처의 연구 개발을 완료하기 위해 공동 실험실을 설립했으며 이제는 연구소에서 중간 테스트라인까지 연구 개발을 완료해야 한다. "이 산업이 완성된 후 양자 정보 분야의 기업에 개방되어 사용하기를 바란다."고 장휘(张辉)는 말했다.

양자 컴퓨팅 산업의 발전은 양자칩의 중간 테스트라인의 지원을 필요로 한다. IBM과 Google과 같은 회사에서 개발한 양자 칩은 Rigetti 중간 테스트라인에서 개발된 것으로 알려져 있다. Rigetti는 미국 양자 컴퓨팅 스타트업 회사로 12 나노 양자칩 중간테스트라인을 구축했다. 어떤 의미에서 Rigetti 중간 테스트라인은 반도체 산업의 IMEC와 유사하다. 기술 경로의 관점에서 IBM, Google 등 모두 전자 기술의 양자 컴퓨팅 경로를 채택하여 현존하는 산업 자원을 더 많이 재사용 할 수 있다.
장휘(张辉)는 자기 경로의 양자 컴퓨팅이 대부분의 산업 장비와 재료 자원을 재사용 할 수 있지만 여전히 일부 설비와 재료는 새로운 연구 개발과 탐사가 필요하다고 밝혔다. 양자 칩의 큐 비트를 정밀하게 제어하려면 환경에 대한 요구가 매우 까다롭다. 초저온뿐 아니라 극도의 청정 환경이 요구되며, 이것은 양자 칩 재료와 설계에 더 높은 요구를 한다. 예를 들어 실리콘 재료 순도 측면에서 양자 칩은 기존 칩보다 요구 사항이 더 높다. 기존 실리콘 웨이퍼에는 다량의 실리콘 (28)과 소량의 실리콘 (29) 동위 원소가 포함되어 있으며, 실리콘 (29)의 핵 스핀은 실리콘 기반 반도체 양자 칩의 전자 스핀에 영향을 미칠 수 있으므로 실리콘 재료에서 순실리콘 (28)에서 나머지 실리콘 (29)를 정제해야 한다. 신소재 연구는 더 많은 공동 연구 개발이 필요하며, 양자 컴퓨팅 산업의 진흥을 위해서는 전체 산업 체인의 참여가 필요하다.
사진 2) 출처: 소후왕(搜狐网) 안휘뉴스리엔보(安徽新闻联播) 2020.5.17 인터뷰 기사 장면
인터뷰에서 장휘(张辉)는 회사가 현재 시리즈B 파이낸싱에 있으며 많은 투자 기관이 적극적인 투자 의사를 표명했으며 양자 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅 칩에 대한 투자 커뮤니티의 열정이 뜨거워지기 시작했음을 느낄 수 있었다고 했다. 그러나 장휘(张辉)는 양자 컴퓨팅은 현재 폭발기로 간주할 수 없으며 워밍업 기간으로만 볼 수 있다고 말했다. 진정으로 폭발기가 도래하려면 양자 컴퓨팅이 응용 프로그램 문제를 기존 컴퓨터 성능을 능가하여 해결할 수 있어야한다. "양자 컴퓨팅 애플리케이션이 기존의 극단의 컴퓨팅을 능가하는 데는 최소 3~5 년이 걸릴 것"이라고 말했다.

양자 컴퓨팅 애플리케이션 탐색으로 배치 속도 향상 
현재 글로벌 양자 컴퓨팅 산업은 애플리케이션 탐색을 가속화하고 있으며 IBM, Google, Intel 등을 포함하여 모두 언어 프로그래밍부터 도구체인, 편집번역기 등을 추진하고, 완전한 생태계에서 양자 컴퓨팅 구축을 가속화하기를 바란다. 

며칠 전 IBM은 세계 최초로 양자 컴퓨터 프로그래밍에 대한 개발자 인증을 발표했다. 이는 역사상 최초의 양자 컴퓨팅 인증 프로젝트이기도 하다. 이 인증을 받는다는 것은 양자 프로그램을 구축하고 실행하는 데 필수적인 Qiskit 기초 기능을 사용할 수 있음을 뜻한다. IBM은 현재 60만 명 이상의 사람들이 오픈 소스 양자 소프트웨어 개발 키트 Qiskit을 설치했다고 밝혔다.

최근 미국의 유명한 클리블랜드 클리닉이 양자 컴퓨터를 배치했다는 소식이 많은 주목을 받고 있는데 이 배경에 대해 장휘(张辉)도 추측하기 쉽지않다고 밝히면서도 확실한 것은 현재 세계 주요 양자 컴퓨팅 회사는 대규모 응용의 매 영역에서 핵심 알고리즘의 연구 개발을 진행하며 이 분야의 핵심 지식 재산권을 확보하기를 바라고 있다는 것이다. 실제로 IBM은 이미 금융 분야에서 이미 많은 주요 금융 기관과 공동 연구 개발을 진행하고 있다.

프로그래밍 언어, 개발 환경과 같은 개발 도구는 애플리케이션 시작의 핵심이다. 본위엔양자 (本源量子)는 2019 년에 양자 컴퓨터 프로그래밍 언어 구축을 완료했으며, 양자 컴퓨팅에서 전체라인 배치를 진행하기를 바란다. 장휘(张辉)는 "언어는 운영 체계 이전 단계입니다. 2021 년에 본위엔양자(本源量子)는 운영 시스템, 개발 환경, 편역기 등의 구축을 완료했습니다."라고 말했다.

양자 컴퓨팅을 사용하여 화학 반응의 각종 문제를 시뮬레이션하고 해결하는 것은 양자 컴퓨팅이 적극적으로 탐색하는 중요한 애플리케이션 방향 중 하나다. IBM과 Google도 이에 대해 아주 많은 추진을 하고 있다. 지난해 8 월 구글은 12 큐 비트를 사용하여 다이아젠의 이성질화 반응을 시뮬레이션하고 Nature 표지에 올랐다. 동시에 마이크로 소프트도 양자 컴퓨팅을 사용하여 화학자들이 이산화탄소를 포름알데히드로 전환하는 촉매를 찾는 데 도움을 준 기사를 발표하며 양자 컴퓨팅과 화학의 결합에 대한 응용 전망을 보였다.

장휘(张辉)는 본위엔(本源)이 줄곧 화학 분야에서 양자 컴퓨팅 기술을 응용하는 것을 탐구하고 있다고 소개했다. 2019 년 9 월 본위엔은 양자 화학 응용시스템인 ChemiQ를 출시하여 양자 컴퓨터 응용 소프트웨어 개발의 첫 걸음을 내디뎠다. 본위엔(本源)은 지난 4 월 6 일 최초의 중국산 양자화학 소프트웨어 본위엔 ChemiQ 2.0의 테스트버전을 공식 출시했다고 발표했다. ChemiQ2.0은 양자 컴퓨터 또는 가상기기에서 화학 시뮬레이션을 진행하는 시뮬레이션 소프트웨어로 분자 단일 포인트 에너지, 위치 에너지 곡선을 계산하고, 화학 반응을 연구하고 계산 결과를 그래픽으로 표시, 분석할 수 있다.