양자 컴퓨팅, 2025년에 챗GPT급 혁신 일으킨다

2024년은 양자 컴퓨팅 분야에서 놀라운 이정표가 세워진 한 해였다. 구글의 양자 오류 수정 기술, 옥스포드 아이오닉스의 큐비트 성능 향상 등 '과연 가능할까?'라는 의문에 '그렇다'라고 답할 수 있는 혁신적인 성과들이 쏟아져 나왔다. 이제 양자 컴퓨팅은 연구실을 벗어나 실질적인 문제 해결에 활용될 수 있는 가능성을 보여주고 있으며, 전 세계적으로 투자와 관심이 집중되고 있다.
2025년, 양자 컴퓨팅은 어떤 모습으로 우리 앞에 나타날까?

31일(현지시각) 양자 기술 분야 전문 플랫폼 퀀텀인사이더가 세계적인 양자 컴퓨팅 전문가들의 예측을 종합해 2025년 주요 트렌드를 정리했다.

다이아몬드 기반 양자 시스템은 상온에서 작동하고 소형화가 가능하다는 장점으로 주목받고 있다. 2025년에는 데이터 센터, 엣지 애플리케이션 등 다양한 분야에서 다이아몬드 기반 양자 시스템의 활용이 증가할 것으로 예상된다. 특히, 독일 사이버 기관이 세계 최초의 모바일 양자 컴퓨터 개발에 착수하면서, 모바일 양자 장치 개발 경쟁이 가속화될 전망이다.

퀀텀 브릴리언스(Quantum Brilliance)의 공동 창립자 마커스 도허티는 "다이아몬드 양자 센서는 GPS 없는 위치 지정 및 탐색, 지구물리학 및 인프라 측량, 의료 영상 등 다양한 분야에서 활용될 것"이라며 "이는 다이아몬드 양자 소재, 구성 요소 및 통합 장치 제조 역량에 대한 수요 증가로 이어질 것"이라고 전망했다.


옥스포드 이오닉스(Oxford Ionics)의 최고경영자(CEO) 크리스 밸런스(Chris Ballance) 박사는 "2025년은 양자 컴퓨팅의 '챗GPT' 순간이 될 것"이라고 예측했다. 즉, 양자 컴퓨터가 연구실을 떠나 실제 고객의 네트워크와 데이터 센터에 배치되는 원년이 될 것이라는 의미다. 밸런스 박사는 "양자 컴퓨팅 회사들은 더 크고 더 나은 기계를 만드는 데 집중하고 있으며, 실제 환경에서 안정적으로 작동하는 양자 컴퓨터를 구축하는 것이 중요해졌다"고 강조했다.

또한, "양자 컴퓨터를 사용하기 위해 양자 물리학을 이해할 필요는 없다"며 "일반 사용자도 양자 컴퓨터의 혜택을 누릴 수 있도록 접근성을 높이는 것이 중요하다"고 덧붙였다.


세계적인 데이터 분석 소프트웨어 및 솔루션 기업 SAS의 수석 기술 아키텍트 빌 위소츠키는 "양자 컴퓨팅은 오류 완화 및 수정 기술의 발전으로 계산 큐비트 수가 크게 늘어날 것"이라며 "이는 데이터 및 AI 산업에 혁명을 일으킬 것"이라고 전망했다. 양자 머신 러닝, 양자 최적화, 양자 화학 및 생물학 분야가 가장 큰 혜택을 볼 것으로 예상된다.

또한, "양자 컴퓨팅은 CPU, GPU, LPU와 통합되는 하이브리드 개발에서도 진전을 이룰 것"이라며 "이는 고전적 알고리즘에 대한 새로운 접근 방식을 제시하고, 우수한 양자에서 영감을 받은 고전적 알고리즘 개발로 이어질 것"이라고 예측했다.


라이트솔버(LightSolver)의 최고기술책임자(CTO) 체네 트라돈스키는 "2025년에는 광 컴퓨팅 기술이 발전하여 새로운 세대의 하이브리드 광전자 시스템을 탄생시킬 것"이라고 전망했다. 공간 광 변조기와 광자 칩 제조 기술의 발전으로 다양한 계산 작업을 수행하고 전자 프로세서만으로는 처리하기 어려운 작업 부하를 처리할 수 있는 광 프로세서가 개발될 것으로 예상된다.

트라돈스키는 "AI 계산에 광 컴퓨팅을 사용하는 것 외에도 기후 모델링 및 컴퓨터 지원 엔지니어링과 같은 복잡한 시뮬레이션을 위한 HPC 분야에서 광 컴퓨팅 기술이 빠르게 적용될 것"이라고 예측했다.


다중우주 컴퓨팅의 CEO 엔리케 리자소 올모스는 "2025년, 양자 컴퓨팅은 AI의 효율성을 높이는 중요한 도구로 부상할 것"이라고 전망했다. 양자 기술은 AI의 효율성을 높이고, AI는 양자 솔루션을 실용적인 애플리케이션에 통합하는 데 기여하며 상호 보완적인 관계를 형성할 것으로 예상된다.

올모스는 "기업들은 AI 투자를 최적화하기 위해 특정 사용 사례에 맞게 조정하면서도 계산 비용을 절감하는 모델을 제공하는 솔루션을 모색하고 있다"며 "다중우주 컴퓨팅의 'CompactifAI'와 같은 고급 최적화 기술이 주목받을 것"이라고 강조했다.


테라 퀀텀(Terra Quantum)의 최고 제품 책임자 플로리안 노이카르트는 "2025년에는 하이브리드 양자 고전 시스템의 통합이 가속화될 것"이라며 "제약, 물류, 금융 서비스와 같은 산업은 양자 솔루션을 대규모로 도입하여 양자 컴퓨팅에서 실질적인 ROI(투자 대비 수익률)를 달성할 것"이라고 예측했다.

또한, "양자 네트워킹, 특히 중요한 인프라를 보호하기 위한 양자 키 분배(QKD)의 발전이 가속화될 것"이라며 "표준화된 양자 하드웨어 생태계 구축을 통해 상호 운용성과 접근성을 높여야 한다"고 강조했다.


퀘어 컴퓨팅(QuEra Computing)의 최고 상업 책임자 유발 보거는 "국가 양자 프로그램은 특정 큐비트 수 달성, 내결함성 작업 실현, 양자 컴퓨터를 활용하는 유용한 애플리케이션 개발과 같은 구체적인 이정표를 우선시하게 될 것"이라고 전망했다.

또한, "유럽과 아시아 프로그램에서처럼 선택적인 국제 협력이 중요해질 것"이라며 "이는 신뢰할 수 있는 파트너십을 기반으로 국가 안보 문제와 기술 선도라는 두 가지 목표를 동시에 달성하는 데 도움이 될 것"이라고 강조했다.


유발 보거는 "2025년에는 안전하고 임무에 중요한 사용 사례를 위해 온프레미스 양자 시스템을 구축하는 조직과 클라우드 기반 서비스의 확장성과 접근성을 활용하는 조직 간에 차이가 생길 것"이라고 예측했다.

온프레미스 시스템은 데이터 보안, 제어 및 사용자 정의가 중요한 정부, 금융 및 제약과 같은 부문에 적합하며, 클라우드 플랫폼은 양자 기술을 탐색하는 기업의 주요 진입점으로 남을 것으로 예상된다.


유발 보거는 "공동 설계(특정 애플리케이션을 염두에 두고 양자 하드웨어와 소프트웨어를 공동으로 개발하는 방식)는 양자 혁신의 초석이 될 것"이라고 강조했다.

이 접근 방식은 설계 프로세스 초기에 최종 사용자의 요구를 반영하여 최적화된 양자 시스템을 구축할 수 있도록 한다. QuEra의 공동 설계 프로그램과 같은 이니셔티브는 기술을 실용적인 애플리케이션과 일치시키는 것의 중요성을 보여준다.


유발 보거는 "2025년에 QML은 이론에서 실천으로 전환될 것이며, 특히 기존 AI가 데이터 복잡성이나 부족으로 어려움을 겪는 분야에서 활용될 것"이라고 예측했다.

QML은 정보를 보다 효율적으로 인코딩함으로써 데이터 및 에너지 요구 사항을 줄여 개인화된 의료 및 기후 모델링과 같은 분야에 기여할 것으로 기대된다.


아이큐엠 양자 컴퓨터스(IQM Quantum Computers)의 공동 CEO 얀 괴츠는 "2025년에는 양자 오류 정정 기술의 발전이 중요한 이정표를 세울 것"이라고 전망했다. 확장 가능한 오류 정정 코드 개발을 통해 내결함성 양자 컴퓨팅의 오버헤드를 줄이고, 최초의 논리적 큐비트가 오류율에서 물리적 큐비트를 능가할 것으로 예상된다.

또한, "하드웨어 혁신을 통해 코히어런스 시간과 큐비트 연결을 개선하여 견고한 양자 시스템의 기반을 강화해야 한다"고 강조했다.


얀 괴츠는 "AI 기반 발견은 양자 알고리즘 설계를 간소화하고, 향상된 알고리즘은 재료 과학 및 화학 분야에서 새로운 가능성을 열어줄 것"이라고 예측했다.

AI와 양자 기업 간 합병 또는 협력을 통해 양자 생태계가 더욱 성숙해지고, 상용화 및 도입이 가속화될 것으로 전망했다.


디웨이브(D-Wave) CEO 앨런 바라츠 박사는 "양자 하드웨어의 발전으로 새로운 수준의 시스템 성능이 실현됨에 따라, 세계 유수의 연구자들은 양자 기술을 활용하여 고전 컴퓨터로는 달성할 수 없는 과학적 돌파구를 이룰 것"이라고 전망했다.

AI/ML, 산업 최적화, 재료 시뮬레이션과 같은 분야는 양자 시스템의 지속적인 발전으로 큰 혜택을 볼 것으로 예상된다.


앨런 바라츠 박사는 "산업은 게이트 모델과 어닐링 양자 컴퓨팅 간의 논쟁을 종식시키고, 두 기술 모두 다른 계산적 요구에 필수적이라는 것을 인식하게 될 것"이라고 예측했다.

어닐링 양자 컴퓨팅은 최적화 문제에서 이점을 유지하는 반면, 게이트 모델 시스템은 전문 분야에서 탁월한 성능을 발휘할 것으로 예상된다.


앨런 바라츠 박사는 "양자 최적화의 상업적 성숙도를 감안할 때, '양자 최적화 엔지니어'에 대한 수요가 급증할 것"이라고 전망했다.

양자 최적화 엔지니어는 복잡한 현실 세계의 문제를 어닐링 양자 컴퓨팅 시스템과 호환되는 형식으로 변환하는 역할을 수행한다.


앨런 바라츠 박사는 "양자 최적화가 프로덕션 등급 애플리케이션을 처리하는 능력에 대한 인식이 커짐에 따라, 양자에 대한 관심은 혁신 팀에서 운영 최적화, 데이터 분석 및 인텔리전스 팀으로 확대될 것"이라고 예측했다.

이는 양자 컴퓨팅이 실험적 기술에서 실용적인 비즈니스 도구로 진화하는 것을 의미한다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com


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