구글의 양자우월성 vs 마이크로소프트의 신기술
양자컴퓨터는 2진법을 사용하는 기존의 컴퓨터 방식과 달리 양자 단위인 큐비트(Quantum bit, qubit)로 1과 1, 둘이 중첩된 상태까지 총 3가지로 계산할 수 있습니다. 2007년 캐나다의 DWAVE 사가 128개의 큐비트를 사용하는 최초의 컴퓨터를 만들었고 1000개의 큐비트를 사용했다고 합니다. 그러나 성능은 생각보다 월등하지 않았고 기술에 대한 검증조차 어려웠다고 합니다.
2019년 구글이 논문을 통해 초전도소자를 이용하여 시카모어를 만들었으며 기존의 컴퓨터가 만년 이상 걸리는 연산을 200초만에 풀어냈습니다. 문제는 기존 컴퓨터보다 많은 열이 발생되어 영하 273도를 유지해야 하는 문제가 있으며 오류를 검증하는 기술이 고난이도 해결책이 필요합니다.
현재 양자 하드웨어는 세가지로 나눌 수 있고 레벨1부터 3까지 나누어서 설명될 수 있습니다.
1. 레벨 1 : NISQ(Noisy intermediate Scale Quantum) 노이즈가 많은 물리적 큐비트에서 실행되는 양자시스템
2. 레벨 2 : 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트에서 작용하는 양자 시스템. 오류율이 임계값 미만인 경우이며 응용프로그램이 오류없이 유지되는 상태
3. 레벨 3 : 기존 슈퍼컴퓨터가 풀 수 없는 문제를 해결하는 컴퓨터. 오류율이 1조에서 100경 작업당 한 번인 최고의 신뢰도 높은 작업을 할 수 있습니다.
아이온큐(IonQ)는 양자컴퓨터 회사입니다. 2015년 9월에 설립되었으며, 본사는 미국 메릴랜드주 콜리지파크에 있습니다. 아이온큐는 이온을 이용한 양자컴퓨터 개발에 주력하고 있으며, 2019년 1월에 15큐비트 양자컴퓨터를 공개했습니다. 아이온큐는 2022년 1월에 112큐비트 양자컴퓨터인 IonQ Aria를 공개했습니다. 아이온큐는 양자컴퓨터의 상용화를 위해 노력하고 있으며, 2021년 1월에 나스닥에 상장했습니다. 시가총액은 우리돈으로 3조 4,788억이며 뱅가드그룹과 뉴엔터프라이즈 어소시에이션이 주요 주주입니다.
아이온큐는 현재차와 양자컴퓨팅 파트너쉽을 맺고 있으며 양자 머신러닝을 활용하여 보다 빠르고 정확한 물체 감지가 되는 기술을 개발중입니다.
양자 컴퓨팅 업계를 선도하는 아이온큐(CEO 피터 채프먼. 뉴욕증권거래소: IONQ)가 현대자동차와 미래 자동차 개발을 위한 파트너십을 심화한다고 발표했습니다다.
양사는 자율주행차의 3차원 데이터에서 물체 감지를 수행할 수 있는 아이온큐의 양자 컴퓨터 머신비전 알고리즘을 공동 개발할 계획입니다. 또, 아이온큐가 보유한 업계 최고의 양자 컴퓨터를 활용해 다양한 금속 촉매의 전기화학 반응을 시뮬레이션할 예정입니다.
새로운 프로젝트는 두 회사가 진행한 그간의 연구를 기반으로 하며, 꾸준한 연구를 통해 '양자 머신러닝(quantum machine learning)'을 이미지 처리에 적용하게 되었습니다.
예를 들어, 도로 표지판과 같은 이미지가 분류 및 물체 감지를 위해 양자 상태로 암호화됩니다. 이러한 초기 프로젝트가 성공하면서 현대차는 아이온큐와 여러 가지 신기술에 대한 공동 연구를 추가로 추진하게 되었습니다.
새로운 시도에서 가장 주목되는 점은 라이다(LiDAR)와 기타 센서의 공간 및 환경 데이터 분석입니다. 주변 물체, 사람 및 환경의 특성과 위치에 대한 차량의 이해도를 높일 잠재력이 있어서 입니다. 아이온큐에서 연구 중인 양자 머신러닝 기술은 학습 능력이 더 빠르고 엣지 케이스 인식에 더 효과적이며 일반화를 개선할 수 있습니다.
또 해상도가 낮거나 잡음이 심한 데이터에서도 학습이 가능하며 훨씬 적은 수의 매개변수로 복잡한 상관관계를 포착할 수 있는 가능성을 보여주었습니다. 이러한 심층적 기술은 궁극적으로 사용자 입력 없이 더 빠르고 안전하며 정확한 결정으로 이어질 수 있습니다.
김정상 아이온큐 공동 창업자 겸 최고기술책임자(CTO)는 “현대차와 아이온큐의 꾸준한 협력은 양자가 자동차 산업 전반에 걸쳐 차세대 혁신을 주도할 것이라는 믿음을 한층 확고히 한다”며, “자율주행차는 아직 초기 단계지만 현재 우리가 테스트하는 양자 파생 알고리즘은 시스템의 상업성, 효율성 및 안전성을 개선할 잠재력이 있다”고 강조했습니다.
참고로 김정상 CTO는 현재, 글로벌 최고의 양자컴퓨팅 전문가로 20년전 Bell Lab 재직시 세계 최초로 단일광자소스를 기반으로 반도체를 개발했습니다. 이 기록은 아직도 존재합니다.
2004년 듀크대학교(Duke University) 교수로 재임했습니다,
2015년 9월 크리스 먼로(Chris Monroe) 박사와 아이온큐를 공동 창립하고 포획된 이온을 사용하여 확장 가능한 양자 컴퓨터 아키텍터를 발명했습니다.
한편, 이날 공개된 프로젝트는 아이온큐가 최근 미 공군 연구소(AFRL)와 양자 컴퓨팅 하드웨어 연구 및 응용 프로그램 개발에 필요한 포획 이온 시스템 액세스를 제공하기 위한 1340만달러 규모의 계약을 체결했다고 발표한 이후에 나온 것입니다.
이 밖에도 아이온큐는 최근 몇 달 사이에 에어버스(Airbus), GE리서치(GE Research), 골드만삭스(Goldman Sachs) 등과 파트너십을 체결했습니다. 아이온큐의 아리아(Aria) 시스템은 업계 최고 수준인 25 알고리즘 큐비트를 갖춘 업계 최강의 상용 양자 시스템입니다.
아리아에 이어 등장한 포르테 양자컴퓨터는 32개의 이온을 큐비트로 사용하는 최신 모델로 사이버 보안과 의학분야등 다양한 활용성과 함께 IBM의 양자컴퓨터와 양대산맥을 이루고 있습니다.
IBM,구글은 초전도 방식 vs 아이온큐는 이온 방식
초전도 방식의 양자컴퓨터는 저온에서 초전도체를 이용하여 양자비트(qubit)를 구현하는 양자컴퓨터입니다. 초전도체는 전기가 저항 없이 흐르는 특성을 가지고 있어, 양자비트를 안정적으로 유지할 수 있습니다. 초전도 방식의 양자컴퓨터는 구글과 IBM이 개발하고 있으며, 2019년 구글이 53큐비트의 초전도 방식 양자컴퓨터를 개발하여 양자컴퓨터의 상용화에 한 걸음 다가섰습니다.
초전도 방식의 양자컴퓨터는 기존의 양자컴퓨터보다 훨씬 빠르고 강력한 성능을 가지고 있습니다. 하지만 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 작동하기 때문에, 초전도 방식의 양자컴퓨터는 고가의 냉각 장치가 필요합니다. 또한, 초전도체는 외부 환경에 민감하기 때문에, 초전도 방식의 양자컴퓨터는 외부 환경으로부터 차단되어야 합니다.
이온방식 양자컴퓨터는 양성자와 같은 이온을 이용하여 양자비트(qubit)를 구현하는 양자컴퓨터입니다. 이온은 전기장과 자기장을 이용하여 제어할 수 있으며, 양자역학의 특성을 이용하여 양자비트를 구현할 수 있습니다. 이온방식 양자컴퓨터는 IBM과 IonQ가 개발하고 있으며, 2017년 IBM이 15큐비트의 이온방식 양자컴퓨터를 개발하여 양자컴퓨터의 상용화에 한 걸음 다가섰습니다.
이온방식 양자컴퓨터는 초전도 방식의 양자컴퓨터보다 안정적이고 오류가 적은 특성을 가지고 있습니다. 또한, 이온방식 양자컴퓨터는 외부 환경에 덜 민감하기 때문에, 초전도 방식의 양자컴퓨터보다 고가의 냉각 장치가 필요하지 않습니다.
이온방식 양자컴퓨터는 아직 개발 초기 단계에 있지만, 그 잠재력은 매우 크다고 할 수 있습니다. 이온방식 양자컴퓨터가 상용화되면, 기존의 컴퓨터로는 불가능했던 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 예를 들어, 이온방식 양자컴퓨터는 신약 개발, 자율주행 자동차, 기후 변화 연구 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.
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