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‘양자컴퓨터’로 세상은 어떻게 바뀌는가 (동양경제 온라인, 2020.1.10)

출처:KIC China 발표 시간:2020-02-20 12:51:04 조회 수:
발표 시간:2020-02-20 12:51:04
 
사진 1) 출처: 필자 윌리엄할리씨 제공. 2020년이후, 양자컴퓨터로 세상은 극적으로 바뀐다. 동분야의 최첨단에서 활약하는 Strangeworks CEO인 W할리씨에 양자컴퓨터에서 기억해 두어야 할 3가지를 듣는다.
 
윌리엄 할리씨는, 차세대형의 초고속 계산기로 불리는 양자 컴퓨팅의 사업화에 임하고 있는 미국의 시리얼 앤트레플래너(연속해 새로운 기업을 설립하는 기업가)이다. 2019년 구글이 지금의 최첨단 슈퍼 컴퓨터의 성능으로 1만년 걸리는 계산을 불과 3분 20초로 처리한 것에서 크게 화제가 됐지만, 양자 컴퓨터는 2020년 이후의 세계를 어떻게 바꿀 가능성이 있는가. 실리콘밸리의 미래도 포함해, 코먼즈 투신 회장 시부사와 켄씨가 물었다.

처음에는 애플의 콜센터 서포트스텝
시부사와 켄(이하, 시부사와): 우선은, 지금까지의 경력에 대해 가르쳐 주실 수 있겠습니까.
윌리엄 할리(이하, 윌리엄):1993년에 애플 콜센터에서 서포트 스탭으로서 일을 시작했습니다.
시부사와: 어? 제품의 사양 등에서 모르는 것이 있으면 전화하는 그 콜센터입니까?
윌리엄: 네, 그렇습니다. 그러다 온라인 트레이닝 프로그램 운영을 맡았고 이후 R&D(연구개발) 부문으로 옮겼습니다. 1997년에 퇴사하고 IBM의 프린시플 엔지니어(상급 엔지니어)으로 일하게 되었습니다.
시부사와: 애플과 IBM에서는, 완전히 다른 기업문화일 테니, 상당한 문화 쇼크가 있지 않았나? 
윌리엄: 네(웃음) 많이 힘들었지만 IBM에서 마스터 인벤터(컴퓨터 시스템 설계 책임자)가 되면서, 인터넷 사업 부문의 관리를 보좌하게 되었습니다. 2000년에 IBM을 떠나, 스타트 업(벤처 기업)에 참가했었는데, 그곳은 실패로 끝났습니다.
그 후로 지금까지 비즈니스 파트너인 Mike Erwin씨와 Symbiot라는 정보보안 회사를 설립했습니다만, 당시의 사이버 세큐리티의 마인드 세트에 도전하는 것이었기 때문에 여러 문제에 직면했습니다.
2010년에 설립한 Chaotic Moon이라는 모바일 스튜디오는 액센추어에 의해 매수되었습니다. 그 후는 사회를 좋게 하는 것에 초점을 둔 테크기업을 만들기에 관심을 갖기 시작했고, 2015년에 "파이낸셜·인클루존" (부자가 아니더라도 금융 서비스 향유할 수 있는 것)을 가능하게 하는 "Honest Dollar"라는 핀텍 회사를 창업하고 있었습니다.
이 회사는 1주년 기념인 2016년에 대형 증권사 골드만 삭스에 매수되었습니다. 이렇게 2010년부터 2개를 창업&매각했고, 이번에는 3번째 회사가 됩니다.
시부사와: 그런데 할리씨는 2018년부터 Strangeworks라는 새로운 스타트업을 만들어 양자 컴퓨팅 사업화에 임하고 있습니다. 왜 이 분야에 관심을 가졌나요?
윌리엄: 비즈니스지 등에서 화려하게 거론되는 사람들은 사실 영웅이 아니라는 걸 깨달은 셈이죠. 신화 같은 이야기도 유포되고 있지만 결국 그들은 단순한 창업가인 것입니다.
거기서 다음 회사에서는 무엇을 할까라고 생각했을 때, 세계를 크게 바꾼다고 하면, 그것은 스스로가 촉매가 되는 것 밖에는 이룰 수 없다고 생각했습니다. 양자 컴퓨팅을 민주화하면 우주 공학, 암 치료 등 다양한 분야에서 100만의 영웅에게 영향을 미칠 것이라고. 그것이 Strangeworks를 창업하고, 우리 팀의 하루하루의 모티베이션이 되고 있습니다.

양자컴퓨팅으로 비약적으로 처리양이 높아지는 이유
시부사와: 그거 멋지네요. 저는 양자 컴퓨팅에 대해 공부도 부족하고, 꼭 처음 듣는 독자에게도 간단하게 설명해 주시겠습니까?
윌리엄: (코인을 꺼내서) 이 코인이 재래식 컴퓨터 프로세서의 비트(기본단위)라고 칩시다. 앞면이 1, 뒷면이 0입니다. 1이나 0이란 두 값 선택밖에 없는 회로 설계가 고전 컴퓨팅이지요. 그것과 비교해 양자 비트는 이 동전이 공중에 회전하고 있는 상태에 비유할 수 있습니다. 즉 회전을 멈추고 관찰하고 결과를 측정하기 전까지는 "슈퍼 스테이트"로 불리는 0이기도 하고 1이기도 한 상태인 것입니다.
시부사와: 그 상태 쪽이 컴퓨터 정보처리 용량이 높아집니까?
윌리엄: 고전 비트와 달리 양자 비트가 더해짐으로서 계산 능력은 지수 함수적(양자비트 n개로 고전 비트의 2의 n제곱 분)으로 증가합니다. 즉 20큐비트의 시스템은 약 100만개의 고전 비트에 맞먹는 정보 처리가 되는 거라서 매우 강력한 것입니다.
이렇게, 종래형의 컴퓨터를 웃도는 점은 많이 있지만, 양자 컴퓨터가 종래형을 대체하는 일은 없을 것입니다. 어느 쪽인가 하면 (함께 사용된다는 의미에서의) 코프로세서, 혹은 클라우드형 프로세서로 기대되고 있다고 생각해야 합니다.
시부사와: 양자 컴퓨팅의 가능성을 좀 알게 되었습니다. 저는 AI의 한계는 1인가 0인가 라는 양자택일이며, 인간처럼 중용과 애매함에서 찾아 내는 답, 혹은 갑자기와 대답으로 도약할 수 없다고 생각하고 있었습니다. 아무래도 프로세서가 계속 진화하고 있는 것 같습니다.
윌리엄: 말씀하시는 대로입니다. PC의 진화로 생각하면 CPU(센트럴 프로세싱 유닛=중앙연산처리장치)에서 GPU(그래픽 계열), 그리고 TPU(텐서플로 계열)로의 기술혁신이 있습니다. 장래는 BPU(바이오로지컬계), OPU(옵티컬계), MPU(모픽계)등이 있어, 이것들은 모두 코프로세싱·유닛입니다. 현재 우리는 기술적으로 중요한 변곡점에 있는 셈입니다. 설레이네요.
시부사와: 그렇군요. "지금은 중요한 변곡점에 있어, 급격한 피치로 다른 세계로 돌입하고 있다"라고 하는 인식이 사회에 퍼지는 것이 중요하겠죠.
윌리엄: 알베르트 아인슈타인이 양자 역학의 해석을 둘러싼 격론한 논의를 촉구한 것이 1927년. 그리고 55년 후의 1982년 리처드 P. 파인맨이 제창한 이론을 사용하여 양자 컴퓨터가 실현할 수 있다는 아이디어를 폴 베니오프가 보였습니다. 18년 후의 2000년에는 국립 로스앨러모스 연구소가 7큐비트 시스템을 개발했습니다.
거기에서 MIT(매사추세츠 공과 대학)이 자신의 시스템을 공개하고 7큐비트부터 12양자 비트에 이르기까지 또 6년이 걸리고 있었습니다.
하지만 여기에서 놀라운 일이 벌어집니다. 최근 3년에서 17에서 50,72,128로 늘었고, 미국 메릴랜드 주에 있는 IonQ라는 회사의 160큐비트까지 이르고 있습니다.
시부사와: 확실히 엄청난 속도로 기술 혁신이 높아지고 있는 분야이죠.
윌리엄 레이디: 사실 특허 분야에 대해서도, 이하의 그림이 같이 2014~2016년에 변곡점이 보이고 있습니다.
단지 양자 컴퓨팅의 "아키텍쳐(설계 사상)"는 양자 풀림(양자 요동을 이용한 과정에 의한 해후보(解候補)의 집합에서 목적 함수의 최소치를 찾는 방법), 서킷 게이트 모델, 이온 트랩, 토포로지칼 등 15종 넘게 있으며 업계의 혼란의 씨앗이 되고 있습니다. 그 때문에, 저는 ColdQuanta의 BoEwald씨와 함께, IEEE(전기·전자 학회)에서, 명명법이나 측정기준의 책정 워킹 그룹의 위원장을 맡고 있습니다.
시부사와: 나도 혼란해 졌습니다(웃음). 그런 독자도 많다고 생각하니, 양자 컴퓨팅에 대해 아마추어가 알아야 할 것을 3개 꼽으라면 뭐가 될까요.

양자컴퓨터가 펼치는 다음 10년이란? 
윌리엄: ①양자 컴퓨터가 다음 10년의 컴퓨터 시스템을 극적으로 바꾸는 것, ②이 분야에는 많은 오해가 있는 것, 그리고 ③장기적 시점의 소중함, 이겠죠.
우선, 종래형 컴퓨터가 과거 100년 만에 이루어 낸 이상을 양자 컴퓨터는 다음의 10년으로 컴퓨터 시스템을 바꾸어 갑니다. 나는 새로운 우주 개발 경쟁이 AI가 아니라 양자 컴퓨팅의 세계에서 어떻게 일어나는지를 『 TechCrunch』라는 업계 소식지에 기고했지만, 각국이 모두 고액의 투자를 하고 있고, 예를 들면 중국도 10억달러(약 1100억엔)나 양자 컴퓨터 관련에 투자했고, 이 분야에서는 미국은 크게 뒤지고 있습니다.
시부사와: 그럼 일본은 이 분야의 연구 개발에서 어떠한 상황에 있다고 보고 있습니까?
윌리엄: 일본에서는 양자 어닐링을 도쿄 공업대학의 니시모리 히데토시 교수가 공동 발명한 것처럼, 우수한 연구자가 많이 있다고 하는 어드밴티지가 있습니다.
또 ImPACT(혁신적 연구 개발 추진 프로그램), 과학기술 진흥 기구의 Q-LEAP(광·양자 비약 플래그십 프로그램), NEDO(신 에너지·산업기술 종합 개발 기구) 프로젝트등에서 최신의 연구 개발이 행해지고 있습니다. 실은 제가 방일하고 있는 것도, 이러한 기관이나 일본의 양자 컴퓨터계 스타트업의 대부분과 함께 일·미 협력 관계를 쌓아 올리기 위해서입니다.
시부사와:2번째의 "양자 컴퓨팅에 대한 오해"이란? 
윌리엄: 오해로 넘쳐나고 있지만, 최대의 오해는 "양자 컴퓨터는 종래형의 컴퓨터를 대신한다"라고 하는 것입니다. 그런 게 아니고, 지금까지 생각해 본 적도 없는, 완전히 새로운 문제를 해결하는 사고를 제공하는 툴이 되는, 즉 '세상을 근본적으로 바꿀 수 있는 가능성이 있다'는 것입니다. 또, 고전 컴퓨터와 양자 컴퓨터는 상반되는 것이 아니고, 제휴해서 기능하는 것입니다.
시부사와: 새로운 설계가 가능하게 된다는 것이군요. 과거의 성공 체험의 연장선이 아닌, 완전히 새로운 성공 체험을 만드는 것은 특히 앞으로의 일본 사회에서는 중요하다고 생각합니다. 그럼 3번째 장기적인 시야에 대해서 알려 주십시오.

지구적 과제를 해결할 가능성
윌리엄: 예를 들면, 지금 도쿄 한복판에 10억 양자비트의 컴퓨터를 뒀다고 합시다. 아무도 그것을 활용할 수 없는 것입니다. 즉, 지금까지의 교육의 본연의 자세는, 양자 컴퓨터를 활용할 수 있는 필요한 인재를 육성해, 노동력을 구축하는 것에 실패하고 있다, 라는 인식이 필요합니다.
교육에는 시간이 걸리니까요. 아까의 변곡점에서 알 수 있듯 "그때"는 바로 앞까지 오고 있는데, 인재의 육성에는 최소한 2~3년 걸릴 것입니다. 이 놀라운 테크놀로지로 세상을 바꾸기 위해 필요한 인력의 공급 속도를 기술 진보가 앞질러가고 있는 것입니다.
시부사와: 그건, 중요한 포인트네요. 현재, 나는 경제 동우회의 교육 혁신 프로젝트 팀의 멤버로서 종사하고 있어 앞으로의 시대에 어울리는 교육의 본연의 자세를 기업 경영자의 시점으로 논의하고 있습니다.
윌리엄: 재차 일본의 여러분도 포함해 많은 사람들이 이해해 주었으면 하는 것은, 양자 컴퓨팅의 활용에 의해서, 창약이나 우주 개발, 혹은 기후 변동 등 인류의 지구적 과제를 해결할 가능성이 있다고 하는 것입니다. 2018년 사우스 바이 사우스 웨스트(텍사스 주 오스틴에서 열리는 대형 이벤트)기조 강연에서 말씀드린 것은 바로 이 관점입니다.
내가 "Strangeworks의 시리즈 A자금 조달을 일본의 투자가와 완료하고 싶다"라고 생각하기 시작한 것은, 이러한 장기적 관점의 이야기를 했을 때에, 일본의 투자가나 경영자에게는 확실히 장기적인 지속 가능성에의 관심이 높다고 이번 방일에서 느꼈기 때문입니다.
시부사와: 굉장히 기쁘네요. 2025년 만국 박람회 개최가 오사카와 간사이로 결정되었습니다만, 이번에 일본이 전 세계에 알린 메시지는 지속 가능성이 있는 "생명 빛나는 미래 사회의 디자인"입니다. 그런 의미에서, 지속적인 세상을 목표로 하는 장기적 시야의 투자를, 일본이 관민 제휴로 실천하는 것에 큰 의의가 있다고 생각합니다.