양자 컴퓨터를 구매한 구글과 나사

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-05-22

양자 컴퓨터가 우리의 삶에 혁명을 일으키려는 것일까? 양자 컴퓨터를 판매하는 유일한 조직인 캐나다의 디웨이브(D-Wave)로부터 구글(Google)이 나사(NASA)와 함께 양자 컴퓨터를 구매한 이상 사람들은 그렇게 생각할지도 모른다. 하지만 디웨이브의 양자 컴퓨터가 어떻게 작동하는지에 관해서, 그리고 비교 시험에서 보통 컴퓨터를 능가할 것인지에 대해서는 의문이 남아있다. 디웨이브의 첫 고객은 거대 항공사인 록히드 마틴(Lockheed Martin)이었다. 록히드 마틴은 2011년에 초기 모델인 디웨이브 원(D-Wave one)을 구매한 바 있다. 오늘 좀 더 신형인 디웨이브 투(D-Wave Two)가 구글과 나사에 판매된 것은 일반대중에게 전산 서비스를 제공하는 회사에 대해서는 처음이다. “가장 도전적인 컴퓨터 과학 문제들 중 몇 가지, 특히 기계학습의 문제를 해결하는데 양자 컴퓨터가 도움을 줄지도 모른다”고 발표에 이은 블로그 게시물에서 구글의 하르트무트 네벤(Hartmut Neven)은 말했다. 기계학습에는 데이터의 패턴을 인식하도록 훈련시켜 컴퓨터가 새로운 정보를 분류할 수 있도록 만드는 것이 필요하다. 기계학습은 구글의 다양한 서비스들을 움직이는 많은 알고리즘들의 핵심이다. 이 기계에 대한 구글의 계획은 광대하다. “언어 인식에서부터 웹 검색, 단백질 접힘에 이르기까지 모든 것들에 대해서 더 효과적이고 더욱 정밀한 모형을 연구자들이 구성하는데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 네벤은 말했다. 디웨이브의 장치가 도움이 될 수 있는 한 가지 분야는 웹 이미지 검색이다. 2009년에 구글은 디웨이브와 협력하여 디웨이브의 구형 하드웨어가 자동차의 사진들을 인식할 수 있도록 하는 기계학습 알고리즘을 개발했다. 이번 새 기계는 이 알고리즘을 토대로 아마도 영상특징에 의한 구글의 새로운 검색기술을 향상시켜 줄 것이며, 사용자들은 이미지를 시작점으로 이용하여 검색할 수 있게 될 것이다. 이것은 키워드를 이용한 이미지 검색보다 훨씬 더 어려운 일이다. 비록 구글이 이 기계에 접근할 수는 있겠지만, 새로 구입된 디웨이브 투는 나사의 에임스연구소(Ames Research Center)에 설치될 예정이다. 이 기계를 USRA(Universities Space Research Association)가 운영할 것이며, 이것은 외부 연구진에게 제공되는 다섯 번째 기회가 될 것이다. 디웨이브의 컴퓨터가 논란이 되었던 것은 단열 양자전산이라는 비주류 기술을 이용하기 때문이다. 양자비트, 즉 큐비트가 오랫동안 약속했던 속도 향상을 이 기술이 제공할지에 대해서는 여전히 의문으로 남아있다. 큐비트는 0과 1의 값들을 동시에 가질 수 있으며, 그래서 이론상으로는 훨씬 더 빨리 계산할 수 있다. 구매를 완료하기 전에, 구글과 나사 및 USRA는 자신들의 기계를 여러 번 시험했고, 기계는 시험에 통과했다고 디웨이브는 밝혔다. 디웨이브 역시 최근에 자사 기계의 성능을 증명하기 위해서 일련의 비교평가 시험을 위임했다. 디웨이브 투는 최신 데스크톱 PC에서 가동된 전통적인 알고리즘보다 3,600배나 더 빨리 문제를 해결할 수 있었지만, 이러한 속도 향상이 그 기계의 양자역학적 능력이라는 것을 아직 증명하지는 못했다. “디웨이브의 장치와는 달리 PC의 알고리즘은 그 문제를 풀도록 최적화되지 않았다. 디웨이브의 기계가 승리하는 것은 다소 놀랍지만, 그것이 그리 대단한 것은 아니다”라고 디웨이브의 오랜 비난자인 MIT의 스캇 아론슨(Scott Aaronson)은 지적했다. 그는 또한 록히드 마틴 소유의 디웨이브 컴퓨터를 가동하고 있는 서던켈리포니아대(University of Southern California)의 다니엘 라이다(Daniel Lidar) 팀이 온라인에 게시한 결과를 지적했다. 그 팀은 108큐비트를 가진 디웨이브 원 장치를 디웨이브와 동일한 방식으로 계산을 수행하도록 최적화된 시뮬레이션 소프트웨어를 작동시키는 두 개의 서로 다른 최신의 고전적인 프로세서들과 비교했다. 이 경우에, 비록 디웨이브 원이 양자 특성의 증거를 약간 나타냈지만, 문제를 푸는 데에는 전통적인 프로세서들보다 약간 더 시간이 결렸다. 전통적인 프로세서들은 4마이크로초와 0.8마이크로초가 걸렸지만, 디웨이브 원은 15마이크로초가 걸린 것이다. 현재 라이다는 업그레이드된 디웨이브 투로 비슷한 시험을 수행하고 있다. 디웨이브 투는 503개의 큐비트를 갖고 있어서 보통의 고전 컴퓨터들이 힘들어하는 더 큰 문제에 대해서 더 나은 성능을 보일지 모른다. “정말 흥미로운 문제는 양자 프로세서가 비교되는 모든 고전 컴퓨터들보다 문제 크기에 대해 더 우수한 비례확장성을 보여줄지의 여부이다. 만약 그것이 사실이라면, 양자전산의 가능성이 확인되는 것”이라고 라이다는 말했다. 그렇지 않다면 어떻게 되는 것인가? “그래야 될 것이라고 생각한다. 그렇지 않다면 구글의 투자가 옳았음을 증명하기는 더 힘들 것”이라고 라이다는 말했다. 아론슨은 생각이 다르다. “구글의 사업과 관련된 무엇에 직접 이용될 것이라고는 생각하지 않는다. 구글은 매우 부유한 회사이며 그들은 단지 갖고 놀기에 재미있을지 모른다는 것만으로도 돈을 투자한다”고 그는 말했다. 디웨이브나 구글 어느 쪽도 정확한 가격을 알려주지는 않았지만, 록히드 마틴은 자사의 기계를 구매하기 위해 약 1천만 달러를 지불한 것으로 여겨지고 있다. dn23554-1_300.jpg http://www.newscientist.com/article/dn23554-google-and-nasa-buy-controversial-quantum-computer.html