2020-09-08 14:51
임민철 기자
IBM, Q네트워크 27큐비트 시스템으로 '64양자볼륨' 달성
IBM이 'IBM Q 네트워크'에 제공하는 양자컴퓨터를 업그레이드해 기존 수준의 2배 성능을 달성했다. 삼성전자를 비롯한 IBM Q 네트워크 참가 파트너사들이 더향상된 양자컴퓨팅시스템을 활용할 수 있을 전망이다.
IBM은 8일 IBM Q 네트워크에 구축된 27큐비트(qubits) 양자컴퓨팅시스템을 업그레이드해 64 양자볼륨(Quantum Volume)을 달성했다고 밝혔다. 양자볼륨은 IBM이 고안한 양자컴퓨터의 성능 척도로, 큐비트, 처리용량, 오류율을 종합해 산출된다. 기존 IBM Q 네트워크 시스템의 최고 성능은 32양자볼륨이었다.
양자컴퓨터로 기존 컴퓨터보다 효율적인 특정 작업을 수행하는 '퀀텀 어드밴티지' 단계를 달성하려면 더 향상된 양자회로가 필요하다. 양자회로의 길이와 복잡성은 양자볼륨 성능치에 반영된다. 양자볼륨 수치가 높을수록 산업, 정부, 연구 분야 전반에서 현실 세계의 문제를 해결할 수 있는 가능성이 높아진다. IBM은 "이를 위해 양자볼륨 회로를 최적 실행하는 하드웨어 지식을 활용한 새로운 기법과 개선사항에 집중했다"며 "이 하드웨어인식 방법(hardware-aware methods)은 어떤 IBM퀀텀시스템 기반 양자회로든지 향상시킴으로써 사용자의 실험과 응용을 개선하는 결과를 낼 것"이라고 주장했다.
삼성전자도 쓰는 IBM 양자컴퓨터, 성능 2배 됐다
IBM의 27큐비트 양자컴퓨터프로세서 '팰컨 칩'.[사진=IBM 웹사이트]
IBM은 자사 양자컴퓨터 기술을 파트너 기업과 기관에게 제공하고 상용화 방안을 연구할 수 있도록 하기 위해 IBM Q 네트워크를 운영한다. IBM Q 네트워크는 삼성전자, JP모건체이스, 영국 옥스퍼드대학 등의 참여로 지난 2017년 12월 출범했고 현재 115개 기업, 정부기관, 스타트업, 파트너, 대학을 회원으로 두고 있다.
이 네트워크에 참가하는 다양한 기관과 기업은 기존 디지털컴퓨터 시스템으로는 해결하기 어려운 화학·인공지능·최적화 분야의 특정한 난제들을 양자컴퓨팅 기술로 해결할 수 있는 세상에 대비하고 있다. 초기멤버로 Q 네트워크에 참여 중인 삼성전자가 IBM 양자컴퓨터를 어떻게 활용 중인지는 알려져 있지 않다. JP모건체이스에서는 금융서비스분야에서 양자컴퓨팅기술을 실용화하는 방안을 연구하고 있다. 또다른 멤버인 액센츄어는 기업들의 신약연구, 공급망최적화, 전력망관리, 머신러닝알고리즘 계산 가속화에 양자컴퓨터를 활용하는 방안을 연구하고 있다.
IBM Q 네트워크 참가 파트너들은 IBM클라우드를 통해 양자컴퓨팅시스템에 접근할 수 있다. 64 양자볼륨을 달성한 최신 IBM 양자컴퓨팅시스템 구현에 사용된 기법은 향후 IBM클라우드 소프트웨어서비스 및 크로스플랫폼 오픈소스 소프트웨어개발도구(SDK) '퀴스킷(Qiskit)'으로 제공된다.
제이 감베타(Jay Gambetta) IBM 펠로 겸 IBM 퀀텀 부사장은 "IBM의 풀 스택 접근 방식은 광범위하고 강력한 양자 하드웨어에서 실행되는 하드웨어인식 애플리케이션, 알고리즘 및 회로를 개발할 수 있는 혁신적인 길을 제공한다"고 말했다.
IBM 퀀텀 팀은 지난 4일 미국 코넬대학교에서 운영하는 무료 논문 배포사이트 아카이브(arXiv)에 공개한 출판전(preprint) 논문 'Demonstration of quantum volume 64 on a superconducting quantum computing system'을 통해 64 양자볼륨을 달성하기 위해 적용한 기술적 개선사항의 세부사항을 제시했다.
흔히 양자컴퓨터 정보처리의 최소단위인 '큐비트' 수가 높을수록 성능이 높을 것이라는 기대가 있지만, IBM은 양자컴퓨터의 실용성을 나타내기엔 큐비트가 적절치 않다는 입장이다. IBM이 작년 9월 개발했다고 발표한 양자컴퓨터는 53큐비트를 다룬다. 큐비트 수만 놓고 보면 이번에 64 양자볼륨을 달성한 시스템의 2배다. 하지만 IBM은 아직 이 시스템의 양자볼륨이 얼마인지에 대해 밝히지 않았다. 구글 역시 양자컴퓨터를 개발하고 있는데 이 회사는 지난 2018년 3월 72큐비트 시스템을 개발했다고 발표하고 작년 10월에는 자사 53큐비트 시스템으로 현존 최고 슈퍼컴퓨터를 압도해 '양자우위'를 달성했다고 주장했지만, 공인되진 않았다.
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양자컴퓨터 해킹 수십억년 동안 막아주는 기술, LG유플러스 상용망 최초 적용
[이통3사 퀀텀 삼국지] ① SK텔레콤, 양자암호 기술개발 10년... 성과 창출 본격화
임민철 기자 imc@ajunews.com
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[이통3사 퀀텀 삼국지] ① SK텔레콤, 양자암호 기술개발 10년... 성과 창출 본격화
2020-06-18 00:05
노경조 기자
지난해 미국 괌 LTE 망에 양자암호통신 상용망 구축
양자암호통신 국제 표준화 과제 4개 연구 중
[이통3사 퀀텀 삼국지] ① SK텔레콤, 양자암호 기술개발 10년... 성과 창출 본격화
박정호 SK텔레콤 사장. [사진=SK텔레콤]
5G 상용화 이후 기지국에 접속되는 단말기가 폭발적으로 늘고, 사물인터넷(IoT), 자율주행 기술 개발에 속도가 붙으면서 양자암호통신이 새로운 먹거리로 떠올랐다. 슈퍼컴퓨터를 능가하는 양자컴퓨터 시대에 대비해 새로운 보안기술이 요구되고 있기 때문이다. 양자암호통신기술의 중요성에 주목해왔던 이동통신 3사는 관련 사업 분야를 선점하기 위해 기술 수출, 중소기업과의 상생, 차별화 등을 도모하며 치열한 경쟁을 펼치고 있다. SK텔레콤이 가장 먼저 양자암호통신 시장을 개척했으며, 그 뒤를 KT와 LG유플러스가 바짝 추격하고 있다. 오는 2030년 세계 보안 시장의 12%(약 40조원 규모)를 차지할 것으로 예상되는 양자암호통신 기술이 어디까지 왔는지 점검해본다.
SK텔레콤이 삼성전자와 손잡고 내놓은 세계 최초 양자보안 5G 스마트폰 '갤럭시A퀀텀'이 인기를 끌면서 양자암호통신 기술 상용화 과정과 접목 가능한 분야에 대한 관심이 높아지고 있다.
SK텔레콤은 세계 1위 양자암호통신기업 IDQ를 인수한 지 약 1년 만인 지난해 10월 유럽과 미국에서 양자암호통신 구축 사업을 잇따라 수주하는 쾌거를 이뤘다. SK텔레콤의 통신 사업 역량과 IDQ의 원천 기술이 시너지를 내면서 글로벌 시장에서 영향력을 발휘하고 있다는 평가가 나온다.
SK텔레콤이 미국에 구축한 양자암호통신 상용망은 세계에서 두 번째 사례다. 앞서 지난해 3월 SK텔레콤 서울-대전 구간 상용 통신망에 양자암호통신 기술을 적용한 바 있다.
이어 지난해 11월 미국 괌·사이판 이통사 IT&E의 롱텀에볼루션(LTE) 망에 양자키분배기(QKD, Quantum Key Distributor) 기술을 연동시켜 LTE 송·수신 보안을 강화했다. IT&E는 자사 통신망의 보안을 강화하기 위해 SK텔레콤의 양자 기술에 20만 달러를 투자한 것으로 알려졌다.
그런가하면 IDQ는 유럽연합(EU) 산하 '양자 플래그십(Quantum Flagship)' 조직이 추진하는 ‘오픈(OPEN) QKD' 프로젝트에 QKD 1위 공급사로 참여했다. IDQ는 프로젝트에 참여하는 기업, 연구기관 중 가장 많은 구간에 QKD를 공급하며 스위스 제네바, 독일 베를린, 스페인 마드리드, 오스트리아 빈 등 유럽 주요국 14개 구간(구간당 약 100㎞)에 양자암호 시험망을 구축하고 있다.
IDQ는 또 지난해 미국 양자통신 전문기업 '퀀텀엑스체인지(Quantum Xchange)'와 파트너십을 체결한 이후 뉴욕과 뉴저지를 잇는 미국 최초의 양자암호 통신망도 구축했다. 전 세계에서 최고의 보안을 요하는 뉴욕 월스트리트의 금융 정보도 안전하게 지키고 있는 것이다. IDQ와 퀀텀엑스체인지는 현재 구축된 양자암호 통신망을 올해 안에 워싱턴D.C.에서 보스턴에 이르는 800㎞ 구간으로 확장한다는 계획이다.
SK텔레콤 직원들이 서울 성수동 교환국사에서 양자난수생성기가 적용된 가입자 인증 서버를 점검하고 있다. [사진=SK텔레콤]
SK텔레콤은 '국제전기통신연합 전기통신표준화 부문(ITU-T)'에서 양자암호통신 국제 표준화에도 힘쓰고 있다. 현재 △통신망에서 양자키 분배 활용을 위한 시스템 △양자키 분배를 위한 기존 암호화 체계 활용 방법 △통신망에서 양자키 분배를 위한 보안 프레임워크 △양자난수생성기 보안 구조 등 4가지 과제에 대한 연구를 진행 중이다. 이 가운데 양자난수생성기 보안 구조 건은 지난해 9월 국제 표준(X.1702)으로 최종 승인을 받았다.
SK텔레콤은 글로벌 양자암호통신 생태계의 확장을 넘어 자사의 5G 망에 양자암호통신 기술을 적용하는 등 실제 기술의 활용에도 앞서있다.
특히 지난해 3월 5G 가입자 인증 서버에 IDQ의 양자난수생성기를 적용해 보안을 강화했는데, 이는 갤럭시A퀀텀 탄생에도 영향을 미쳤다. 가입자 인증 서버는 단말 사용자가 통신망에 접속할 때 정상 가입자로 인증해 주며 개인정보 보안이 필수다.
뿐만 아니라, LTE 망에도 양자난수생성기를 적용하고, 최근에는 태평국사에도 양자암호통신 기술을 구축해 국내에서만 380㎞에 달하는 양자암호통신망을 운용하고 있다.
SK텔레콤 관계자는 "국내 대기업 최초로 2011년 양자기술연구소(퀀텀 테크랩)를 설립해 지난 10년간 뚝심있게 투자한 결과"라며 "세계 최초 5G 망 적용과 양자암호통신 상용망 구축에 이어 글로벌 시장에서 성과 창출을 본격화하겠다"고 말했다.
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정부, 미래 기술 ‘양자암호통신’ 시범인프라 구축... KT 등 8개 컨소시엄 선정
2020-09-03 16:17
정명섭 기자
韓 주도 양자암호 보안 국제표준으로 채택
정부가 양자암호통신 산업의 초석을 다지기 위해 관련 인프라를 구축하고 공공, 의료, 산업 등 다양한 영역에서 활용할 양자암호통신 서비스 발굴에 나선다.
과학기술정보통신부는 3일 ‘양자암호통신 시범인프라 구축’ 사업의 수행기관을 선정해 협약을 체결했다고 밝혔다.
이는 공공·의료·산업 분야에 양자암호통신 기술을 적용하고, 응용서비스를 발굴하는 양자산업 활성화 사업이다. 또한 컨소시엄을 통한 대기업과 중소기업의 연계로 양자암호통신 기술을 널리 알리고, 낙수효과를 통해 양자산업 관련 중소·벤처 기업들이 성장할 수 있는 기반을 마련하기 위해 이 사업을 추진한다고 과기정통부는 전했다.
양자암호통신은 도청 신호를 감지하면 전달이 안 되는 양자의 특성을 활용한 보안체계를 갖춘 것이 특징이다. 양자암호통신은 수학적 계산에 기반을 둔 기존 암호체계를 풀 수 있는 양자컴퓨터 등장에도 유효한 보안 체계로 큰 주목을 받고 있다.
올해 이 사업에 투입될 예산은 123억원이다. 과기정통부는 한국정보화진흥원과 자유 공모를 진행해 KT와 SK브로드밴드, LG유플러스 주관의 8개 컨소시엄을 선정했다. 이들은 공공·의료·산업 분야 16개 구간에 양자암호통신 장비와 시스템을 구축하고 응용 서비스를 발굴할 계획이다.
분야별 수요기관으로는 공공 분야에서 광주광역시청, 전남·강원도청, 의료 분야는 연세의료원, 성모병원, 을지대병원이, 산업 분야에선 한화시스템·우리은행·CJ올리브네트웍스, 현대이노텍, LG이노텍이 선정됐다.
과기정통부는 양자암호통신 시스템 확산에 기여할 수 있는 실증 경험을 축적해 국내 양자산업의 경쟁력을 확보하겠다고 강조했다. 과기정통부는 연말까지 시범사업을 추진하고, 내년 2월 산학연 간 사업 결과를 공유해 내년 사업을 발전시킬 계획이다.
허성욱 과기정통부 정보보호네트워크정책국장은 "이번 사업으로 국내 기업과 기관이 개발한 양자암호통신 기술이 다양한 현장에 적용되고 관련 연구와 산업 전반에 파급돼 양자 연구, 산업 생태계의 선순환 고리가 만들어지길 바란다"고 말했다.
한편 과기정통부는 국제전기통신연합 전기통신표준화 부문(ITU-T) 보안 연구반(SG17) 회의에서 한국 주도로 마련한 정보통신 보안 관련 국제표준 8건이 채택됐다고 이날 전했다. 이 중 양자암호통신, 블록체인, 차량 보안과 관련한 표준 6건이 사전 채택되고, 개인정보 보호·사이버 보안사고 대응과 관련된 표준 2건이 최종 채택됐다. 이외에도 한국 주도로 양자암호통신 표준개발을 전담하는 SG17의 과제그룹도 신설됐다.
정부, 미래 기술 ‘양자암호통신’ 시범인프라 구축... KT 등 8개 컨소시엄 선정
최기영 과학기술정보통신부 장관 [사진=연합뉴스]
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정명섭 기자 jms9@ajunews.com
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"양자컴 독식 시대 온다"…구글·MS·삼성 사활 건 개발 경쟁
입력2020.05.12
(1) '게임 체인저'가 된 양자 컴퓨터
개발 경쟁 '춘추전국'
'IBM·구글 '초전도큐비트' 개발
삼성전자 '이온트랩' 방식에 투자
인텔은 '반도체 양자점' 연구 중
MS, 유일하게 '위상수학' 도전
김태현 서울대 컴퓨터공학부 교수(왼쪽)가 ‘이온트랩’ 방식으로 작동하는 양자컴퓨터 개발 장비를 살펴보고 있다. 신경훈 기자 khshin@hankyung.com
김태현 서울대 컴퓨터공학부 교수(왼쪽)가 ‘이온트랩’ 방식으로 작동하는 양자컴퓨터 개발 장비를 살펴보고 있다. 신경훈 기자 khshin@hankyung.com
‘인공지능(AI)의 성지’로 불리는 캐나다 토론토대와 워털루대 인근엔 최근 ‘퀀텀밸리’라는 스타트업 생태계가 조성되고 있다. 양자컴퓨터 하드웨어 업체 D-웨이브와 자나두에 소프트웨어를 납품하는 기업들이 모여들면서다. 디지털 방식 양자컴퓨터 개발 경쟁은 ‘춘추전국시대’를 방불케 한다. IBM, 구글, 인텔, 마이크로소프트(MS), 삼성전자 등 글로벌 정보기술(IT) 기업이 저마다 독특한 방식으로 연구개발에 몰두하고 있다. 디지털 양자컴은 초전도 큐비트, 이온트랩(덫), 반도체 양자점(스핀 큐비트), 위상수학 등 크게 네 가지 방식으로 나뉜다.
글로벌 IT 기업들의 각축장
IBM 구글 등이 채택한 초전도 큐비트 방식은 1999년 일본 NEC 연구진이 처음 구현했다. 극저온 속에서 초전도체와 양자컴용 트랜지스터인 조셉슨 소자를 이용해 큐비트를 제어한다. 가장 범용성이 높고 기술적으로도 노하우가 많이 쌓여 양자컴을 구현하는 대세로 자리잡았다.
이온트랩 방식은 이터븀, 스트론튬 등 원자에서 전자 한 개를 떼어낸 ‘이온’을 이용해 큐비트를 만든다. 레이저를 쏴 ‘이온의 들뜬 상태와 바닥 상태’ 에너지 차를 이용한 덫(트랩)을 생성해 이온을 가두고 제어한다. 상온에서 동작이 가능하고, 초전도 큐비트 방식보다 계산 결과가 더 정확하다. 다른 큐비트에 비해 ‘결맞음’ 시간이 길기 때문이다. 삼성전자가 지난해 이온트랩 방식 양자컴 개발업체 아이온큐에 650억원을 투자한 이유다. 하지만 이온트랩은 초전도 큐비트보다 만들기가 더 어렵다.
인텔이 상용화를 노리고 있는 반도체 양자점 방식은 전자의 위 또는 아래 방향 회전(스핀)을 이용해 큐비트를 만든다. 이온트랩과 개념은 비슷하지만 레이저가 아니라 전압으로 전자를 가둔다는 점에서 다르다. 위상수학을 이용한 양자컴은 이론상 가장 완벽한 ‘궁극의 양자컴’으로 평가받고 있다. 그러나 아직 실험적으로도 구현된 사례가 없다. MS가 유일하게 도전하고 있다.
진격의 양자컴 생태계
글로벌 IT 기업들의 양자컴 개발 경쟁에 따라 각국에선 양자컴 소프트웨어(SW)를 개발하는 벤처기업이 빠르게 성장하고 있다. 독일 보쉬는 카셰어링, 물류 등 AI 알고리즘 개발을 위해 미국 자파타컴퓨팅에 약 1조원을 투자했다. 벤츠 BMW 폭스바겐 등 독일 자동차 3사도 내비게이션 최적화 등을 위해 양자컴 투자를 늘리고 있다. 통행량, 신호체계, 통행 속도, 날씨, 사고 등 빅데이터 분석에 양자컴이 탁월하기 때문이다. 이 밖에 원큐빗, 케임브리지퀀텀컴퓨팅, QC웨어, OTI루미오닉스 등이 빠르게 성장하고 있다.
IBM 등에 따르면 ‘세상에 없던’ 신약 개발을 위해서는 1000큐비트를 ‘완벽하게’ 제어하는 양자컴이 필요하다. 큐비트 간 에러가 없는 ‘유효 큐비트’ 기준이다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 사태에 비춰보면 렘데시비르 등 기존 치료제의 용도를 바꾸는 ‘약물 재창출’이 아니라 아예 코로나19 맞춤형 신약을 창출해낼 수 있다는 뜻이다.
구글이 지난해 밝힌 53큐비트 양자컴 ‘시커모어’의 유효 큐비트는 절반(20여 개) 수준일 것으로 업계는 보고 있다. 큐비트 개수가 늘어날수록 에러가 많이 발생할 가능성이 급격히 높아지기 때문에 ‘유효 큐비트 1000개’ 양자컴이 언제 등장할지는 예측하기 어렵다. 이를 실제로 구현할 칩(하드웨어)과 SW를 개발하는 것도 문제다.
이해성 기자 ihs@hankyung.com
임민철 기자
IBM, Q네트워크 27큐비트 시스템으로 '64양자볼륨' 달성
IBM이 'IBM Q 네트워크'에 제공하는 양자컴퓨터를 업그레이드해 기존 수준의 2배 성능을 달성했다. 삼성전자를 비롯한 IBM Q 네트워크 참가 파트너사들이 더향상된 양자컴퓨팅시스템을 활용할 수 있을 전망이다.
IBM은 8일 IBM Q 네트워크에 구축된 27큐비트(qubits) 양자컴퓨팅시스템을 업그레이드해 64 양자볼륨(Quantum Volume)을 달성했다고 밝혔다. 양자볼륨은 IBM이 고안한 양자컴퓨터의 성능 척도로, 큐비트, 처리용량, 오류율을 종합해 산출된다. 기존 IBM Q 네트워크 시스템의 최고 성능은 32양자볼륨이었다.
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IBM은 자사 양자컴퓨터 기술을 파트너 기업과 기관에게 제공하고 상용화 방안을 연구할 수 있도록 하기 위해 IBM Q 네트워크를 운영한다. IBM Q 네트워크는 삼성전자, JP모건체이스, 영국 옥스퍼드대학 등의 참여로 지난 2017년 12월 출범했고 현재 115개 기업, 정부기관, 스타트업, 파트너, 대학을 회원으로 두고 있다.
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IBM Q 네트워크 참가 파트너들은 IBM클라우드를 통해 양자컴퓨팅시스템에 접근할 수 있다. 64 양자볼륨을 달성한 최신 IBM 양자컴퓨팅시스템 구현에 사용된 기법은 향후 IBM클라우드 소프트웨어서비스 및 크로스플랫폼 오픈소스 소프트웨어개발도구(SDK) '퀴스킷(Qiskit)'으로 제공된다.
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IBM 퀀텀 팀은 지난 4일 미국 코넬대학교에서 운영하는 무료 논문 배포사이트 아카이브(arXiv)에 공개한 출판전(preprint) 논문 'Demonstration of quantum volume 64 on a superconducting quantum computing system'을 통해 64 양자볼륨을 달성하기 위해 적용한 기술적 개선사항의 세부사항을 제시했다.
흔히 양자컴퓨터 정보처리의 최소단위인 '큐비트' 수가 높을수록 성능이 높을 것이라는 기대가 있지만, IBM은 양자컴퓨터의 실용성을 나타내기엔 큐비트가 적절치 않다는 입장이다. IBM이 작년 9월 개발했다고 발표한 양자컴퓨터는 53큐비트를 다룬다. 큐비트 수만 놓고 보면 이번에 64 양자볼륨을 달성한 시스템의 2배다. 하지만 IBM은 아직 이 시스템의 양자볼륨이 얼마인지에 대해 밝히지 않았다. 구글 역시 양자컴퓨터를 개발하고 있는데 이 회사는 지난 2018년 3월 72큐비트 시스템을 개발했다고 발표하고 작년 10월에는 자사 53큐비트 시스템으로 현존 최고 슈퍼컴퓨터를 압도해 '양자우위'를 달성했다고 주장했지만, 공인되진 않았다.
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박정호 SK텔레콤 사장. [사진=SK텔레콤]
5G 상용화 이후 기지국에 접속되는 단말기가 폭발적으로 늘고, 사물인터넷(IoT), 자율주행 기술 개발에 속도가 붙으면서 양자암호통신이 새로운 먹거리로 떠올랐다. 슈퍼컴퓨터를 능가하는 양자컴퓨터 시대에 대비해 새로운 보안기술이 요구되고 있기 때문이다. 양자암호통신기술의 중요성에 주목해왔던 이동통신 3사는 관련 사업 분야를 선점하기 위해 기술 수출, 중소기업과의 상생, 차별화 등을 도모하며 치열한 경쟁을 펼치고 있다. SK텔레콤이 가장 먼저 양자암호통신 시장을 개척했으며, 그 뒤를 KT와 LG유플러스가 바짝 추격하고 있다. 오는 2030년 세계 보안 시장의 12%(약 40조원 규모)를 차지할 것으로 예상되는 양자암호통신 기술이 어디까지 왔는지 점검해본다.
SK텔레콤이 삼성전자와 손잡고 내놓은 세계 최초 양자보안 5G 스마트폰 '갤럭시A퀀텀'이 인기를 끌면서 양자암호통신 기술 상용화 과정과 접목 가능한 분야에 대한 관심이 높아지고 있다.
SK텔레콤은 세계 1위 양자암호통신기업 IDQ를 인수한 지 약 1년 만인 지난해 10월 유럽과 미국에서 양자암호통신 구축 사업을 잇따라 수주하는 쾌거를 이뤘다. SK텔레콤의 통신 사업 역량과 IDQ의 원천 기술이 시너지를 내면서 글로벌 시장에서 영향력을 발휘하고 있다는 평가가 나온다.
SK텔레콤이 미국에 구축한 양자암호통신 상용망은 세계에서 두 번째 사례다. 앞서 지난해 3월 SK텔레콤 서울-대전 구간 상용 통신망에 양자암호통신 기술을 적용한 바 있다.
이어 지난해 11월 미국 괌·사이판 이통사 IT&E의 롱텀에볼루션(LTE) 망에 양자키분배기(QKD, Quantum Key Distributor) 기술을 연동시켜 LTE 송·수신 보안을 강화했다. IT&E는 자사 통신망의 보안을 강화하기 위해 SK텔레콤의 양자 기술에 20만 달러를 투자한 것으로 알려졌다.
그런가하면 IDQ는 유럽연합(EU) 산하 '양자 플래그십(Quantum Flagship)' 조직이 추진하는 ‘오픈(OPEN) QKD' 프로젝트에 QKD 1위 공급사로 참여했다. IDQ는 프로젝트에 참여하는 기업, 연구기관 중 가장 많은 구간에 QKD를 공급하며 스위스 제네바, 독일 베를린, 스페인 마드리드, 오스트리아 빈 등 유럽 주요국 14개 구간(구간당 약 100㎞)에 양자암호 시험망을 구축하고 있다.
IDQ는 또 지난해 미국 양자통신 전문기업 '퀀텀엑스체인지(Quantum Xchange)'와 파트너십을 체결한 이후 뉴욕과 뉴저지를 잇는 미국 최초의 양자암호 통신망도 구축했다. 전 세계에서 최고의 보안을 요하는 뉴욕 월스트리트의 금융 정보도 안전하게 지키고 있는 것이다. IDQ와 퀀텀엑스체인지는 현재 구축된 양자암호 통신망을 올해 안에 워싱턴D.C.에서 보스턴에 이르는 800㎞ 구간으로 확장한다는 계획이다.
SK텔레콤 직원들이 서울 성수동 교환국사에서 양자난수생성기가 적용된 가입자 인증 서버를 점검하고 있다. [사진=SK텔레콤]
SK텔레콤은 '국제전기통신연합 전기통신표준화 부문(ITU-T)'에서 양자암호통신 국제 표준화에도 힘쓰고 있다. 현재 △통신망에서 양자키 분배 활용을 위한 시스템 △양자키 분배를 위한 기존 암호화 체계 활용 방법 △통신망에서 양자키 분배를 위한 보안 프레임워크 △양자난수생성기 보안 구조 등 4가지 과제에 대한 연구를 진행 중이다. 이 가운데 양자난수생성기 보안 구조 건은 지난해 9월 국제 표준(X.1702)으로 최종 승인을 받았다.
SK텔레콤은 글로벌 양자암호통신 생태계의 확장을 넘어 자사의 5G 망에 양자암호통신 기술을 적용하는 등 실제 기술의 활용에도 앞서있다.
특히 지난해 3월 5G 가입자 인증 서버에 IDQ의 양자난수생성기를 적용해 보안을 강화했는데, 이는 갤럭시A퀀텀 탄생에도 영향을 미쳤다. 가입자 인증 서버는 단말 사용자가 통신망에 접속할 때 정상 가입자로 인증해 주며 개인정보 보안이 필수다.
뿐만 아니라, LTE 망에도 양자난수생성기를 적용하고, 최근에는 태평국사에도 양자암호통신 기술을 구축해 국내에서만 380㎞에 달하는 양자암호통신망을 운용하고 있다.
SK텔레콤 관계자는 "국내 대기업 최초로 2011년 양자기술연구소(퀀텀 테크랩)를 설립해 지난 10년간 뚝심있게 투자한 결과"라며 "세계 최초 5G 망 적용과 양자암호통신 상용망 구축에 이어 글로벌 시장에서 성과 창출을 본격화하겠다"고 말했다.
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정부, 미래 기술 ‘양자암호통신’ 시범인프라 구축... KT 등 8개 컨소시엄 선정
2020-09-03 16:17
정명섭 기자
韓 주도 양자암호 보안 국제표준으로 채택
정부가 양자암호통신 산업의 초석을 다지기 위해 관련 인프라를 구축하고 공공, 의료, 산업 등 다양한 영역에서 활용할 양자암호통신 서비스 발굴에 나선다.
과학기술정보통신부는 3일 ‘양자암호통신 시범인프라 구축’ 사업의 수행기관을 선정해 협약을 체결했다고 밝혔다.
이는 공공·의료·산업 분야에 양자암호통신 기술을 적용하고, 응용서비스를 발굴하는 양자산업 활성화 사업이다. 또한 컨소시엄을 통한 대기업과 중소기업의 연계로 양자암호통신 기술을 널리 알리고, 낙수효과를 통해 양자산업 관련 중소·벤처 기업들이 성장할 수 있는 기반을 마련하기 위해 이 사업을 추진한다고 과기정통부는 전했다.
양자암호통신은 도청 신호를 감지하면 전달이 안 되는 양자의 특성을 활용한 보안체계를 갖춘 것이 특징이다. 양자암호통신은 수학적 계산에 기반을 둔 기존 암호체계를 풀 수 있는 양자컴퓨터 등장에도 유효한 보안 체계로 큰 주목을 받고 있다.
올해 이 사업에 투입될 예산은 123억원이다. 과기정통부는 한국정보화진흥원과 자유 공모를 진행해 KT와 SK브로드밴드, LG유플러스 주관의 8개 컨소시엄을 선정했다. 이들은 공공·의료·산업 분야 16개 구간에 양자암호통신 장비와 시스템을 구축하고 응용 서비스를 발굴할 계획이다.
분야별 수요기관으로는 공공 분야에서 광주광역시청, 전남·강원도청, 의료 분야는 연세의료원, 성모병원, 을지대병원이, 산업 분야에선 한화시스템·우리은행·CJ올리브네트웍스, 현대이노텍, LG이노텍이 선정됐다.
과기정통부는 양자암호통신 시스템 확산에 기여할 수 있는 실증 경험을 축적해 국내 양자산업의 경쟁력을 확보하겠다고 강조했다. 과기정통부는 연말까지 시범사업을 추진하고, 내년 2월 산학연 간 사업 결과를 공유해 내년 사업을 발전시킬 계획이다.
허성욱 과기정통부 정보보호네트워크정책국장은 "이번 사업으로 국내 기업과 기관이 개발한 양자암호통신 기술이 다양한 현장에 적용되고 관련 연구와 산업 전반에 파급돼 양자 연구, 산업 생태계의 선순환 고리가 만들어지길 바란다"고 말했다.
한편 과기정통부는 국제전기통신연합 전기통신표준화 부문(ITU-T) 보안 연구반(SG17) 회의에서 한국 주도로 마련한 정보통신 보안 관련 국제표준 8건이 채택됐다고 이날 전했다. 이 중 양자암호통신, 블록체인, 차량 보안과 관련한 표준 6건이 사전 채택되고, 개인정보 보호·사이버 보안사고 대응과 관련된 표준 2건이 최종 채택됐다. 이외에도 한국 주도로 양자암호통신 표준개발을 전담하는 SG17의 과제그룹도 신설됐다.
정부, 미래 기술 ‘양자암호통신’ 시범인프라 구축... KT 등 8개 컨소시엄 선정
최기영 과학기술정보통신부 장관 [사진=연합뉴스]
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정명섭 기자 jms9@ajunews.com
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"양자컴 독식 시대 온다"…구글·MS·삼성 사활 건 개발 경쟁
입력2020.05.12
(1) '게임 체인저'가 된 양자 컴퓨터
개발 경쟁 '춘추전국'
'IBM·구글 '초전도큐비트' 개발
삼성전자 '이온트랩' 방식에 투자
인텔은 '반도체 양자점' 연구 중
MS, 유일하게 '위상수학' 도전
김태현 서울대 컴퓨터공학부 교수(왼쪽)가 ‘이온트랩’ 방식으로 작동하는 양자컴퓨터 개발 장비를 살펴보고 있다. 신경훈 기자 khshin@hankyung.com
김태현 서울대 컴퓨터공학부 교수(왼쪽)가 ‘이온트랩’ 방식으로 작동하는 양자컴퓨터 개발 장비를 살펴보고 있다. 신경훈 기자 khshin@hankyung.com
‘인공지능(AI)의 성지’로 불리는 캐나다 토론토대와 워털루대 인근엔 최근 ‘퀀텀밸리’라는 스타트업 생태계가 조성되고 있다. 양자컴퓨터 하드웨어 업체 D-웨이브와 자나두에 소프트웨어를 납품하는 기업들이 모여들면서다. 디지털 방식 양자컴퓨터 개발 경쟁은 ‘춘추전국시대’를 방불케 한다. IBM, 구글, 인텔, 마이크로소프트(MS), 삼성전자 등 글로벌 정보기술(IT) 기업이 저마다 독특한 방식으로 연구개발에 몰두하고 있다. 디지털 양자컴은 초전도 큐비트, 이온트랩(덫), 반도체 양자점(스핀 큐비트), 위상수학 등 크게 네 가지 방식으로 나뉜다.
글로벌 IT 기업들의 각축장
IBM 구글 등이 채택한 초전도 큐비트 방식은 1999년 일본 NEC 연구진이 처음 구현했다. 극저온 속에서 초전도체와 양자컴용 트랜지스터인 조셉슨 소자를 이용해 큐비트를 제어한다. 가장 범용성이 높고 기술적으로도 노하우가 많이 쌓여 양자컴을 구현하는 대세로 자리잡았다.
이온트랩 방식은 이터븀, 스트론튬 등 원자에서 전자 한 개를 떼어낸 ‘이온’을 이용해 큐비트를 만든다. 레이저를 쏴 ‘이온의 들뜬 상태와 바닥 상태’ 에너지 차를 이용한 덫(트랩)을 생성해 이온을 가두고 제어한다. 상온에서 동작이 가능하고, 초전도 큐비트 방식보다 계산 결과가 더 정확하다. 다른 큐비트에 비해 ‘결맞음’ 시간이 길기 때문이다. 삼성전자가 지난해 이온트랩 방식 양자컴 개발업체 아이온큐에 650억원을 투자한 이유다. 하지만 이온트랩은 초전도 큐비트보다 만들기가 더 어렵다.
인텔이 상용화를 노리고 있는 반도체 양자점 방식은 전자의 위 또는 아래 방향 회전(스핀)을 이용해 큐비트를 만든다. 이온트랩과 개념은 비슷하지만 레이저가 아니라 전압으로 전자를 가둔다는 점에서 다르다. 위상수학을 이용한 양자컴은 이론상 가장 완벽한 ‘궁극의 양자컴’으로 평가받고 있다. 그러나 아직 실험적으로도 구현된 사례가 없다. MS가 유일하게 도전하고 있다.
진격의 양자컴 생태계
글로벌 IT 기업들의 양자컴 개발 경쟁에 따라 각국에선 양자컴 소프트웨어(SW)를 개발하는 벤처기업이 빠르게 성장하고 있다. 독일 보쉬는 카셰어링, 물류 등 AI 알고리즘 개발을 위해 미국 자파타컴퓨팅에 약 1조원을 투자했다. 벤츠 BMW 폭스바겐 등 독일 자동차 3사도 내비게이션 최적화 등을 위해 양자컴 투자를 늘리고 있다. 통행량, 신호체계, 통행 속도, 날씨, 사고 등 빅데이터 분석에 양자컴이 탁월하기 때문이다. 이 밖에 원큐빗, 케임브리지퀀텀컴퓨팅, QC웨어, OTI루미오닉스 등이 빠르게 성장하고 있다.
IBM 등에 따르면 ‘세상에 없던’ 신약 개발을 위해서는 1000큐비트를 ‘완벽하게’ 제어하는 양자컴이 필요하다. 큐비트 간 에러가 없는 ‘유효 큐비트’ 기준이다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 사태에 비춰보면 렘데시비르 등 기존 치료제의 용도를 바꾸는 ‘약물 재창출’이 아니라 아예 코로나19 맞춤형 신약을 창출해낼 수 있다는 뜻이다.
구글이 지난해 밝힌 53큐비트 양자컴 ‘시커모어’의 유효 큐비트는 절반(20여 개) 수준일 것으로 업계는 보고 있다. 큐비트 개수가 늘어날수록 에러가 많이 발생할 가능성이 급격히 높아지기 때문에 ‘유효 큐비트 1000개’ 양자컴이 언제 등장할지는 예측하기 어렵다. 이를 실제로 구현할 칩(하드웨어)과 SW를 개발하는 것도 문제다.
이해성 기자 ihs@hankyung.com