아마존웹서비스(AWS)가 양자컴퓨팅 상용화 경쟁에 속도를 낸다. 세계 최초의 클라우드 기반 내결함성(Fault-tolerant) 양자컴퓨터를 오는 2028년 공개하며 연구기관과 기업이 클라우드 환경에서 차세대 양자컴퓨팅을 활용할 수 있는 기반을 마련한다.
AWS는 중성 원자(Neutral Atom) 기반 양자컴퓨팅 기업 큐에라 컴퓨팅(QuEra Computing)과 전략적 협력을 확대하고, 내결함성 양자컴퓨터 ‘리브라(Libra)’를 2028년 클라우드 서비스 ‘아마존 브라켓(Amazon Braket)’을 통해 제공한다.
AWS는 2020년 양자컴퓨팅 클라우드 서비스인 아마존 브라켓을 출시한 이후 다양한 양자 하드웨어를 지원하며 생태계를 확대해 왔다. 큐에라와는 2019년부터 협력해 왔으며, 2022년에는 256큐비트 아날로그 양자장치 ‘아킬라(Aquila)’를 공동 개발한 바 있다.
AWS 로고 (자료 제공: AWS)
오류 극복한 ‘내결함성 양자컴퓨터’ 시대 연다
양자컴퓨터는 외부 환경 변화에도 쉽게 오류가 발생하는 큐비트 특성 때문에 상용화에 한계를 가져왔다. 현재 사용되는 NISQ(잡음 중규모 양자컴퓨터)는 이러한 오류 문제로 복잡한 산업·과학 문제를 해결하는 데 제약이 있었다.
AWS와 큐에라가 개발하는 리브라는 오류 정정(Error Correction) 기술을 적용한 내결함성 양자컴퓨터다.
리브라는 수백 개의 논리 큐비트(Logical Qubit)를 기반으로 100만 회 이상의 양자 연산을 수행할 수 있는 ‘메가큐오프(Megaquop)’ 규모 시스템으로 개발된다. 이는 양자컴퓨팅이 실제 산업과 과학 분야에서 의미 있는 계산을 수행할 수 있는 수준으로 평가받는다.
서비스가 시작되면 연구기관과 기업은 별도의 양자 하드웨어를 구축하지 않고도 AWS 클라우드를 통해 내결함성 양자컴퓨팅을 활용할 수 있게 된다.
큐에라는 리드베리(Rydberg) 원자를 활용한 중성 원자 방식을 적용한다. 광학 트위저(Optical Tweezer)를 이용해 큐비트를 자유롭게 재배치할 수 있으며, 큐비트 간 사실상 전방향(All-to-all) 연결 구조를 구현해 대규모 양자 알고리즘 수행에 유리한 것이 특징이다.
AWS는 이와 함께 자체 양자컴퓨팅센터에서 초전도 기반 ‘고양이 큐비트(Cat Qubit)’ 칩인 ‘오셀롯(Ocelot)’도 개발하고 있다. 서로 다른 양자 기술을 병행하는 멀티모달(Multi-modality) 전략으로 내결함성 양자컴퓨팅 상용화를 추진한다는 전략이다.
리브라가 상용화되면 양자 화학, 고에너지 물리학, 신소재 개발, 복잡한 분자 시뮬레이션 등 기존 슈퍼컴퓨터로 해결하기 어려운 문제를 해결하는 데 활용될 것으로 기대된다.
아마존 브라켓은 현재 키스킷(Qiskit), 페니레인(PennyLane), 블로케이드(Bloqade), CUDA-Q 등 주요 양자컴퓨팅 프레임워크를 지원하고 있어 기존 개발 환경에서도 리브라를 활용할 수 있다.
미하일 루킨 큐에라 컴퓨팅 최고과학책임자(CSO)는 “유용한 내결함성 양자컴퓨터를 현실로 만들 수 있는 시점이 가까워지고 있다”며 “AWS와 협력을 확대해 더 많은 연구자와 과학 커뮤니티가 차세대 양자컴퓨팅을 활용할 수 있도록 지원하겠다”고 말했다.
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