[디지털데일리 이종현기자] 공상과학(SF) 영화나 소설 등에서 양자컴퓨터는 모든 것을 할 수 있는 ‘요술램프’처럼 여겨진다. 기존 시스템의 모든 보안체계를 무력화하고 갖가지 데이터를 훔쳐내거나 조작하는 ‘슈퍼파워’의 모습이 주로 그려진다. 아직은 먼 미래의 이야기이지만, 여러 국가·기업이 양자컴퓨터 연구를 지속함에 따라 차츰 가까워지는 중이다.

13일 IBM이 대규모 양자 컴퓨터 실용화를 위한 로드맵을 발표했다. 2025년까지 4000퀀텀비트(큐비트) 이상의 프로세서를 개발한다는 계획이다.

다리오 길(Dario Gil) IBM 수석 부사장 겸 연구 소장은 “우리는 단 2년만에 기존 양자 로드맵을 놀랄 만큼 발전시켰고, 비전을 실행해 나가면서 양자의 미래와 양자 컴퓨터 실용화 시대를 위해 무엇이 필요한 지를 명확하게 파악할 수 있었다”며 “로드맵에서 소개된 하드웨어, 소프트웨어의 발전과 퀴스킷 런타임(Qiskit Runtime) 플랫폼을 통해 크고 강력한 컴퓨팅 공간을 열어 줄 양자 중심 슈퍼컴퓨터의 시대로 인도하고자 한다”고 말했다.

IBM은 2020년 양자 로드맵을 처음 발표한 뒤 타임라인상의 목표를 달성해왔다. 2021년 하반기에는 127큐비트 프로세서 ‘이글(Eagle)’을 공개했다. 올해 하반기에는 433큐비트 프로세서 ‘오스프리(Osprey)’를 발표할 예정이다.

2023년에는 1000큐비트 이상의 범용 양자 프로세서인 ‘콘도르(Condor)’를 발표한다는 계획이다. IBM은 양자컴퓨터가 기존 컴퓨터를 뛰어넘는 ‘양자우위(Quantum Advantage)’를 달성하려면 1000개 이상의 큐비트가 필요할 것으로 예상하고 있는데, 2023년 발표될 콘도르는 기존 컴퓨터 이상의 성능을 낼 것으로 기대된다.

IBM은 장기적으로 모듈식 아키텍처를 통한 양자컴퓨터 구성을 계획 중이다. IBM은 양자 프로세서의 확장성을 위해 ▲여러 개의 프로세서가 전통적인 방식으로 통신하고 병렬로 동작하는 기능 구축 ▲칩 수준의 단거리 연결장치를 배치 ▲양자 프로세서간 양자 통신 링크 제공 등 3개 방식을 취할 것이라고 밝혔다.

IBM이 2025년 목표로 밝힌 4000큐비트 이상 프로세서 ‘쿠카부라(Kookaburra)’는 3개 기법을 모두 활용해 모듈식으로 확장된 프로세서로 만든 여러 개의 클러스터를 연결하는 것을 골자로 한다.

4000큐비트 이상의 프로세서라면 기존 컴퓨터 대비 높은 성능을 보일 것으로 기대된다. 다만 SF 창작물에서 볼 수 있는 ‘진정한 의미의 양자컴퓨터’ 구현이 가능할지는 미지수다. 기존 컴퓨터 역시 지속해서 성능이 향상되고 있는 데 더해 양자컴퓨터가 특장점을 지니려면 그를 뒷받침할 소프트웨어(SW)나 알고리즘의 발전이 필요하기 때문이다.

개발되더라도 운영상의 어려움이 있다. 초전도 큐비트를 유지하려면 영하(-) 273도, ‘절대온도’에 가까운 극저온 환경을 유지해야 한다. 상용화할 수 있는 기술이 개발되더라도 범죄에의 악용 가능성 탓에 양자 내성 보안기술이 등장하기 전에는 상용화가 어려울 것이라는 관측도 있다.