AWS-큐에라, ‘오류 보정’ 양자컴퓨터 클라우드 상용화 로드맵… 2028년 브라켓 탑재

아마존웹서비스(AWS)가 미국 양자컴퓨팅 스타트업 큐에라 컴퓨팅과 손잡고 ‘오류 보정’이 가능한 양자컴퓨터를 클라우드에 올리겠다는 청사진을 내놨다. AWS는 앞으로 2년 안에 세계 최초의 결함 허용형 양자컴퓨터를 AWS 클라우드에 도입하고, 2028년에는 연구자들이 기존 컴퓨팅으로 풀기 어려운 과학 문제를 다룰 수 있도록 하겠다고 밝혔다.

큐에라는 2018년 하버드대와 매사추세츠공대(MIT) 연구진이 설립한 미국 스타트업이다. 이 회사는 ‘중성 원자’ 기반 양자컴퓨팅 기술에 집중하고 있으며, 리드버그 원자를 활용해 연산 성능을 끌어올리는 방식을 개발해 왔다. 리드버그 원자는 높은 에너지 상태의 전자를 가진 원자로, 전기장과 자기장에 민감하게 반응하는 특성이 있다.

이 민감성은 양자컴퓨팅의 핵심 난제와도 맞닿아 있다. 양자정보의 기본 단위인 큐비트는 외부 환경의 작은 변화에도 쉽게 흔들린다. 바닥의 미세한 진동이나 지구 자기장의 변동 같은 요소만으로도 연산 오류가 생길 수 있다. 결국 양자컴퓨터를 실사용 단계로 끌어올리려면 이 같은 오류를 통제하고 보정하는 ‘결함 허용’ 기술이 필수다.

현재 IBM과 구글은 극저온 환경에서 작동하는 ‘초전도 회로’ 방식을 밀고 있다. 반면 큐에라는 강하게 집속한 레이저로 개별 리드버그 원자를 배열하고 제어하는 접근법을 택했다. 레이저가 일종의 광학 집게 역할을 하며 원자의 위치와 상태를 실시간으로 조정해 더 안정적인 큐비트 운용을 노린다는 설명이다.

큐에라는 이미 AWS의 주요 파트너다. 2022년 AWS의 양자 클라우드 서비스 ‘AWS 브라켓’에 256큐비트 아날로그 리드버그 장치 ‘아퀼라’를 올리며 기술 검증에 나선 바 있다. AWS 브라켓은 개발자와 연구자가 여러 양자 하드웨어에 접근할 수 있도록 지원하는 완전관리형 서비스로, 기존 AWS 클라우드 자원과도 긴밀하게 연결돼 고전 컴퓨팅과 양자컴퓨팅을 결합한 ‘하이브리드’ 작업을 처리할 수 있다.

2028년 목표는 ‘리브라’… 초당 100만 번 양자 연산 제시

AWS가 이번에 제시한 핵심 시점은 2028년이다. 이때 큐에라의 차세대 시스템 ‘리브라’를 AWS 브라켓에 탑재하겠다는 계획이다. AWS에 따르면 리브라는 수백 개의 논리 큐비트에서 초당 100만 회의 양자 연산을 수행할 수 있는 ‘메가쿼프급’ 시스템으로 설계되고 있다. 논리 큐비트는 오류 보정이 적용된 고신뢰 큐비트를 뜻한다.

이 목표가 실현되면 첨단 소재 시뮬레이션, 고에너지 물리학, 양자화학 같은 분야에서 상업적 돌파구가 열릴 가능성이 크다. 특히 기존 슈퍼컴퓨터가 계산 비용과 시간 문제로 접근하기 어려운 문제들을 더 현실적인 수준에서 다룰 수 있다는 점이 시장의 기대를 키운다.

물론 2028년 일정은 상당히 공격적이다. 다만 큐에라는 지난 2년간 리드버그 원자가 수천 개 큐비트 규모로 확장될 가능성을 입증해 왔다고 설명했다. 하나의 컴퓨팅 모듈 안에서 수천 개 큐비트가 동시에 일관된 상태를 유지하도록 만드는 것이 핵심인데, 이 부분에서 진전이 있었다는 주장이다.

큐에라의 최고과학책임자 미하일 루킨은 “유용한 결함 허용형 양자컴퓨터를 실현한다는 꿈이 처음으로 직접적인 가시권에 들어왔다”고 말했다. 이어 이번 시스템이 전례 없는 규모의 양자 계산을 가능하게 해 ‘독보적인’ 응용 분야를 열 수 있다고 강조했다.

양자컴퓨팅 패권보다 ‘공존’ 전망… AWS는 다중 아키텍처 전략

AWS는 양자컴퓨팅 경쟁이 한 회사의 승리로 끝나지는 않을 것으로 보고 있다. 오늘날 기업들이 업무 성격에 따라 서로 다른 데이터베이스와 서버 인스턴스를 선택하듯, 미래에는 용도별로 서로 다른 양자 시스템을 쓰게 될 가능성이 높다는 판단이다.

이런 시각은 AWS의 전략에도 반영돼 있다. 회사는 큐에라와의 협력 외에도 AWS 양자컴퓨팅센터를 통해 ‘캣 큐비트’ 기반 연구를 병행하고 있다. 특정 기술 하나에 올인하기보다 다양한 아키텍처를 실험하면서 최종적으로 각 기술이 자신만의 시장 틈새를 찾을 것이라는 접근이다.

결국 이번 발표의 의미는 단순한 파트너십 확대를 넘어선다. AWS는 양자컴퓨팅을 실험실 기술이 아닌 차세대 클라우드 인프라의 한 축으로 끌어올리려 하고 있다. 아직 넘어야 할 기술 장벽은 크지만, ‘오류 보정’ 양자컴퓨터가 실제 서비스 안으로 들어오는 시점을 2028년으로 못 박았다는 점에서 업계의 경쟁도 한층 빨라질 전망이다.