아마존웹서비스(Amazon Web Services, AWS)가 클라우드 양자컴퓨터 서비스를 개시했다.

2일(현지시각) 미국 라스베거스(Las Vegas) 에서 개최한 아마존 연례행사 리인벤트(re:Invent)에서 발표한 서비스는 크게 세 가지다. 핵심인 아마존 브레킷(Amazon Braket)은 과학자, 연구원 및 개발자가 양자 하드웨어 공급자 (D-Wave, IonQ, Rigetti)의 컴퓨터를 한 곳에서 시험해 볼 수 있는 완전 관리형 AWS 서비스다.

아마존 양자컴퓨팅 센터(Center for Quantum Computing Amazon)는 칼텍(Caltech, 켈리포니아공대) 등 학술, 연구기관과 협업을 통해 새로운 양자 컴퓨팅 기술을 연구 개발한다. AWS 양자 솔루션 랩(Quantum Solutions Lab)은 실용적인 양자 컴퓨팅, 양자 응용 프로그램 개발을 가속화하는 것을 목표로 한다.

양자 컴퓨터는 데이터를 아 원자 입자의 양자물리적 특이성을 인코딩해 데이터를 처리하는 더 강력한 방법을 제공하도록 설계된 기술이다. 양자로직케이트(quantum logic gates), 쇼어 알고리즘(Shor’s Algorithm) 등으로 구동된다.

IBM, 구글(Google) 및 일부 스타트업은 프로토타입 퀀텀 프로세서를 구축, IBM은 클라우드 상에서 양자컴퓨팅 서비스를 해왔다. 폭스바겐, JP 모건(JP Morgan) 등은 전기 자동차 배터리 개발 또는 금융 시장 모델링 등에 관련 서비스를 활용했다.

이번 서비스 발표에 따라 AWS를 통해 스타트업 ‘D-Wave’, ‘IonQ’, 리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing) 양자 컴퓨터를 AWS 클라우드 플랫폼을 통해 접근할 수 있다. 양자 프로그래밍 및 시뮬레이션 툴도 포함한다.

AWS의 양자 프로젝트는 개발에 약 4년이 걸렸다. 찰리 벨(Charlie Bell) AWS 유틸리티 컴퓨팅 수석 부사장은 “양자 공학이 의미 있는 진전을 이루고 있는 가운데, 기업들은 양자 컴퓨팅을 실험해보고 그 잠재력을 연구할 방법을 모색 중”이라며 “AWS는 양자 컴퓨팅이 클라우드 퍼스트(Cloud First) 기술이 될 것으로 믿으며, 클라우드가 하드웨어를 사용하는 주된 방식이 될 것이라고 생각한다. AWS 양자 컴퓨팅 센터와 학계를 연계, 양자 컴퓨팅의 구현을 위한 산학 협력에 동참할 것 “이라고 말했다.

IBM과 구글은 업계에서 가장 앞선 프로토타입 양자 프로세서를 구축하고 있다. IBM은 2016년부터 인터넷을 통해 자체 양자 하드웨어에 대한 액세스를 제공했다. 구글도 곧 서비스를 할 예정이다.

클라우드 컴퓨팅 사업에서 AWS에 이어 2위를 차지한 MS(Microsoft)는 지난 달에 여러 형태의 양자 하드웨어에 대한 액세스를 제공하겠다고 발표했다. 이 두 회사는 자체 양자 하드웨어가 없어 기존 양자컴퓨터 업체를 통해 해당 서비스를 제공한다.

아마존의 하드웨어 파트너는 ‘큐비트’라는 양자특성을 지닌 자원을 활용해 데이터를 인코딩하는 양자 프로세서에 세 가지 다른 접근 방식을 지닌다. 미국 샌프란시스코에 소재한 스타트업 리게티(Rigetti)는 IBM 및 구글(Google)과 동일한 접근 방식인 초전도 회로를 사용한다. 캐나다의 D-웨이브는 양자 어닐링(quantum annealing) 방식으로 최적화 문제에 특화, 양자 게이트 프로세서 보다 활용이 제한적이다. 미국 메릴랜드대(University of Maryland) 스핀아웃 스타트업 ‘IonQ’는 레이저로 제어되는 ‘이온트랩((ion trap)’을 활용한다.

장기적으로 AWS는 자체 양자 프로세서 개발을 목표로 한다. AWS 양자컴퓨팅 디렉터 겸 UCL(University College London) 교수 사이먼 시베리니(Simone Severini)에 따르면 아마존은 양자 하드웨어를 개발하고 있다. 또한 AWS는 소프트웨어와 하드웨어 개발 협력을 위해 칼텍에 양자 컴퓨팅 리서치 센터를 설립했다.

IBM Q System One. credit:IBM.

IBM, 클라우드 양자컴퓨팅

IBM은 현재 업계에서 외부에서 접근 가능한 단일 최대 범용 퀀텀 시스템인 53큐비트 퀀텀 컴퓨터를 보유했다.

IBM은 2016년에 최초로 범용형 근사 초전도 양자컴퓨터(Universal approximate superconducting quantum computer)를 클라우드상에서 구현했다. 2016년 5월부터 ‘IBM 퀀텀 익스피리언스(IBM Quantum Experience)’라는 시스템을 제공해 누구나 IBM 양자 프로세서를 활용해 알고리즘과 실험을 수행하고, 양자 컴퓨팅 작업을 시험하거나 시뮬레이션 할 수 있도록 지원한다. 16큐비트까지 퀀텀 컴퓨터로 실험해볼 수 있으며 현재까지 18만명 이상이 사용하고 있다.

IBM Q 네트워크(IBM Q Network)는 현재 전 세계 약 80개 포춘 500대 기업, 교육기관, 연구소, 스타트업과 공동으로 최첨단 양자 컴퓨팅 기술을 상용화하는 작업을 진행 중이다. 화학·인공지능·최적화 분야의 특정한 난제들을 양자 컴퓨팅 기술로 해결 대비하고 있다.

IBM은 2019년 9월 18일 상업화 및 연구활동을 위한 세계 최대 퀀텀 컴퓨터 시스템 마련을 위해 뉴욕 주에 IBM 퀀텀 컴퓨테이션 센터(IBM Quantum Computation Center)를 개소했다. 센터는 2019년 10월 기준 14개의 클라우드 기반의 퀀텀 컴퓨터 시스템을 제공한다. 이 10개 시스템의 집합은 5개의 20큐비트 시스템, 1개의 14큐비트 시스템 및 7개의 5큐비트 시스템으로 구성된다.

한편, IBM은 노벨상 수상 천재 물리학자 리처드 파인만( Richard Phillips Feynman)이 양자 컴퓨터를 최초 제안했던 1981년 5월 계산 물리학 컨퍼런스를 주관하기도 했다.