2007년, 몇몇 양자 컴퓨터 연구자들이 오리온 양자 컴퓨팅 시스템(Orion quantum computing system)이라는 프로토타입 양자 컴퓨터를 만들고 세상에 자신의 존재를 알렸습니다. 이들이 설립한 디 웨이브 시스템스(D-Wave systems)는 2011년 최초의 상업 양자 컴퓨터인 D-Wave One을 내놓게 됩니다.
128 큐빗(양자 정보처리의 기본 단위. 0과 1을 동시에 표시할 수 있다. 큐빗 n개는 2의 n제곱만큼의 상태를 표시할 수 있음.) 프로세서를 이용한 D-Wave One은 1000만 달러(약 116억 7000만원)라는 엄청난 가격표를 달고 세상에 나왔으나 최초의 양자 컴퓨터라는 기념비적 위치에 서기에 앞서 실제 양자 컴퓨터가 맞는지에 대한 논쟁에 시달려야 했습니다. 실제 연산에서 기대한 성능이 나오지 않았기 때문입니다.
이 논쟁이 어느 정도 사그라진 것은 2015년에 이 양자 컴퓨터를 구매한 구글의 연구팀이 양자 어닐링(quantum annealing·QA) 연산에서 상당한 성능을 지니고 있다는 것을 입증한 이후입니다. 구글은 기존의 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 어닐링(Simulated annealing, SA), 퀀텀 몬테카를로 연산(Quantum Monte Carlo), 그리고 1000큐빗 컴퓨터인 D-Wave 2X의 연산능력을 비교했습니다.
그 결과는 D-Wave 2X의 연산 능력이 기존의 싱글 코어 컴퓨터 대비 최대 1억 배 정도 빠르다는 것이었습니다. 모든 애플리케이션을 구동할 수 있는 범용 컴퓨터는 아니지만, 양자 어닐링 연산에서는 확실히 양자 컴퓨터가 아니라면 불가능한 속도를 보였다는 것이죠.
최근 디 웨이브 시스템스는 성능을 2000큐빗으로 끌어올린 D-Wave 2000Q를 내놓았습니다.(사진) 가격은 대당 1500만 달러(약 175억원)이며 첫 고객은 템포럴 디펜스 시스템스(Temporal Defense Systems)라고 합니다. 물론 이 회사는 연방 정부 연구 기관 및 구글, 나사, 록히드 마틴 같은 기존의 구매 고객의 업그레이드 수요도 기대하고 있습니다.
앞서 이야기했듯이 큐빗 단위가 늘어날수록 기하급수적으로 정보 처리 단위가 늘어나기 때문에 2000큐빗은 기존의 1000큐빗 대비 2배가 아니라 1000배 빠릅니다. 이 회사 주장으로는 2000Q의 연산 능력은 싱글 코어 CPU + GPU(2500코어) 대비 1만 배나 빠릅니다. 하지만 가격 역시 비싸고 아직은 사용할 수 있는 분야가 한정되어 있습니다.
기존의 컴퓨터를 대체할 범용 양자 컴퓨터의 등장은 앞으로 상당한 시간이 필요할 것입니다. 하지만 이렇게 양자 컴퓨터를 개발하려는 노력이 계속된다면 불가능한 일은 아닐 것입니다. 현재 구글, IBM, 마이크로소프트 등 여러 기업에서 계속해서 연구가 진행 중이며 디 웨이브 시스템스도 이 회사의 양자 컴퓨터에 맞는 애플리케이션을 개발할 프로그래머 확보에 적극적으로 나서고 있습니다.
지금은 미래의 일이지만, 언젠가는 지금의 컴퓨터와는 비교할 수 없을 만큼 빠른 양자 컴퓨터가 우리의 책상 위에 등장할 날도 오게 될지 모릅니다.
고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com