[녹색경제신문 = 문슬예 기자] 양자컴퓨팅은 여전히 실용화 초기 단계지만, AWS는 아마존 브라켓(Amazon Braket)을 통해 연구자와 기업이 이 기술을 손쉽게 탐색할 수 있는 클라우드 기반 플랫폼을 제공하고 있다. 높은 진입 장벽과 불확실성을 지닌 양자컴퓨팅을 어떻게 대중화하고, 미래 상용화를 위한 생태계를 구축하고 있는지 AWS와의 심층 인터뷰를 통해 알아봤다.

양자 연구의 문턱을 낮추는 클라우드 플랫폼

AWS는 ‘아마존 브라켓’을 통해 양자컴퓨팅 기술 사용의 막대한 비용과 기술적 부담을 줄이며 접근성을 높이고 있다고 밝혔다. 아마존 브라켓은 AWS의 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스다.

실제로 현재 양자컴퓨터 사용을 위해 특정 업체의 시스템을 구매해 자사의 데이터 센터에 설치하기 위한 비용은 수천만 달러에 달한다. 시스템을 구매하지 않더라도 양자 연구를 수행하기 위해서는 개별 업체와의 장기 계약을 통한 높은 비용 지불이 필요한 상황이다. 

특히 오류를 내포하고 있는 현재의 불안정한 양자컴퓨팅 기술을 고려했을 때, 초전도체 방식이나 이온 트랩 방식 등 특정 업체의 고정된 양자 기술을 사용하기에는 거대한 기회비용 또한 따르는 상황이다. 

이에 AWS는 아마존 브라켓을 통해 IonQ(이온 트랩), Rigetti(초전도체), IQM(초전도체), QuEra(중성 원자) 등의 다양한 양자 하드웨어를 클라우드 기반으로 지원한다. 고객이 특정 하드웨어에 얽매이지 않고, 다양한 QPU(양자 프로세서, Quantum Processing Unit) 기술을 테스트하며 최적의 알고리즘을 탐색할 수 있도록 설계했다는 설명이다. 

AWS는 “현재의 양자 컴퓨팅 기술은 불확실한 기술임에도 불구하고 양자 리소스에 접근하기 위해 매우 높은 비용을 지불해야 한다”며 “특히 ROI(투자 대비 수익률)를 중시하는 기업 입장에서는 양자 연구와 관련된 투자에 부담을 가질 수밖에 없다”고 말했다.

이어 “클라우드 기반의 양자컴퓨팅 서비스는 불확실한 기술에 대한 높은 투자 부담 없이 사용량 기반으로 양자 리소스 활용이 가능하다”며 “또한 다양한 타입의 양자 하드웨어를 제공하고 있기 때문에 여러 방식의 양자 하드웨어 탐색에 대한 베이스 캠프로 아마존 브라켓을 사용할 수 있다”고 덧붙였다. 

AWS는 아마존 브라켓이 클라우드에 양자컴퓨팅을 결합한 특징으로 △불확실한 기술에 대한 대규모의 양자 연구 지출을 피할 수 있는 ‘비용 리스크 감소’ △특정 기술에 대한 락인(Lock-In)을 방지할 수 있는 ‘유연성’ △시스템 운영 부담을 덜고 코드 개발에 집중할 수 있는 ‘효율성’ △AWS 계정만 가지고 바로 사용이 가능한 ‘즉시성’ 등의 장점이 있다고 설명했다. 

‘아마존 브라켓’을 통한 미래를 위한 준비

한편, 양자컴퓨팅은 중첩과 얽힘 등 양자역학의 특징을 활용해 복잡한 문제를 빠르게 해결할 잠재력을 지녔지만, 현재는 높은 오류율과 짧은 코히어런스 시간(양자 상태 유지 시간, coherence time)으로 실질적 문제 해결에 제약이 많은 상황이다. 

그럼에도 AWS는 아마존 브라켓을 통해 양자컴퓨팅 기술을 ‘미래를 위한 준비’로 포지셔닝하고 있다. 

AWS는 “아마존 브라켓은 연구자, 과학자, 개발자들이 양자컴퓨팅을 실험하고 경험할 수 있는 플랫폼으로 설계됐다”며 “이는 양자컴퓨팅이 완전히 실용화되기 전에 기업과 연구자들이 준비할 수 있도록 하는 전략”이라고 말했다.

양자컴퓨팅의 현재 한계를 인정하면서도 미래의 잠재력에 투자하고 고객이 해당 기술을 탐색하고 준비할 수 있는 플랫폼을 제공하고 있다는 설명이다. 

AWS는 양자 기술에 대한 고객 역량을 크게 세 가지로 구분해 맞춤 지원 전략을 제공하고 있다. 

양자 관련 업무량이 가장 많은 레벨 3 고객은 양자 알고리즘을 특정 상황에 맞게 자유롭게 보유할 수 있는 역량을 갖춘 고객이다. 레벨 3 고객의 경우 약 10년 이상의 양자 관련 장기 목표를 가지고 있다.

레벨 2 고객은 레벨 3 보다 아마존 브라켓 사용량이 적지만, 3년에서 5년 사이의 양자 관련 목표를 갖고 있다. 특히 다양한 양자 하드웨어 업체 등 양자 공급망과 협업해 PoC(실증 사업)를 진행한다.

마지막으로 이제 막 양자 컴퓨터 관련 연구를 시작하려는 레벨 1 고객이 있다. 해당 고객을 위해 AWS는 지난해 11월 ‘퀀텀 임바크(Quantum Embark)’ 프로그램을 출시했다. 프로그램은 최대 12주간 디스커버리 워크샵, 기술 워크샵, PoC를 지원해 양자 연구 로드맵 수립을 돕는다. 

AWS는 “기술이 성숙해지기 전, 생태계를 구축하고 리더십을 확보하는 장기적 전략을 취하고 있다”며 “기존에 제공하는 200여 개의 클라우드 서비스에 양자 기술을 추가함으로써 미래에도 클라우드 시장에서 선도적인 위치를 차지하는 것이 목표”라고 말했다. 

AWS 조상만 HPC 스페셜리스트 솔루션즈 아키텍트는 지난 14일 AWS 서밋 서울에서 진행된 양자컴퓨팅 관련 세션에서 “양자 컴퓨터의 경우 기술 관점에서 진입 장벽이 굉장히 높기 때문에 지금부터 시작하지 않는다면 향후에 갑자기 양자컴퓨터의 시대가 도래했을 경우 많은 비즈니스 기회를 놓칠 수 있다”고 말했다. 

다음은 ‘아마존 브라켓’ 관련한 AWS와의 인터뷰 전문이다.

Q: 아마존 브라켓이 아이온큐, 리게티 등의 양자 하드웨어를 클라우드 서비스로 제공한다고 설명해 주셨습니다. 혹시 아마존 브라켓을 통해 AWS의 캘리포니아 양자컴퓨팅 센터의 하드웨어도 서비스하시는지 궁금합니다.

A: AWS 캘리포니아 양자컴퓨팅 센터는 지난 2021년 미국 캘리포니아공과대학교(Caltech) 캠퍼스 내에 설립된 연구 거점으로, 상용 수준의 결함 허용 양자컴퓨터(fault-tolerant quantum computer) 개발을 목표로 하고 있습니다. 이 센터는 AWS의 양자 연구 역량을 총집결한 장소로, 하드웨어 엔지니어, 양자 이론가, 소프트웨어 개발자들이 긴밀히 협업하며 양자 오류 정정(Quantum Error Correction, QEC)을 중심으로 한 연구를 진행하고 있습니다.

최근에는 센터 내 연구진이 AWS의 자체 개발 첫 번째 양자 칩인 ‘오셀롯(Ocelot)’을 공개했습니다. 오셀롯은 양자 오류 정정 구현 비용을 최대 90%까지 줄일 수 있도록 설계된 칩으로, 향후 확장 가능한 양자컴퓨터 개발의 중요한 이정표로 평가받고 있습니다.

오셀롯은 현재 프로토타입 단계이며 아직 고객들이 이용할 수 없습니다. 고객들은 현재 Amazon Braket을 통해 IonQ, IQM, QuEra, Rigetti와 같은 다른 제공업체의 양자 하드웨어를 탐색하고 실험할 수 있습니다.

Q: AWS는 아마존 브라켓 등 양자컴퓨팅 관련 사업을 활발하게 전개하고 있는 것으로 보입니다. 하지만 양자컴퓨팅이 아직 실용적 문제를 해결하는 단계에 이르지 않았다고 주장했는데, AWS가 관련 서비스 제공자인 입장으로서 해당 설명이 모순되지 않는지 궁금합니다. 

A: AWS는 양자컴퓨팅을 현재의 완성된 기술이 아닌 '미래를 위한 준비'로 포지셔닝하고 있습니다. Amazon Braket(아마존 브라켓)은 연구자, 과학자, 개발자들이 양자컴퓨팅을 실험하고 경험할 수 있는 플랫폼으로 설계되었습니다. 이는 양자컴퓨팅이 완전히 실용화되기 전에 기업과 연구자들이 이 기술을 탐색하고 준비할 수 있도록 하는 전략입니다.

현재의 양자 컴퓨팅 기술은 불확실한 기술임에도 불구하고, 양자 리소스에 접근하기 위해서는 매우 높은 비용을 지불해야 합니다. 특히 ROI를 중시하는 기업 입장에서는, 양자 연구와 관련된 R&D 투자에 많은 부담을 가질 수 밖에 없습니다. 클라우드 기반의 양자 컴퓨팅 서비스를 도입함으로써 고객은 불확실한 기술에 대한 높은 투자 부담 없이 사용량 기반으로 양자 리소스를 사용할 수 있습니다. 또한 다양한 타입의 양자 하드웨어를 제공하고 있기 때문에, 여러 가지 방식의 양자 하드웨어 탐색에 대한 베이스 캠프로 아마존 브라켓을 사용할 수 있습니다.

결론적으로, AWS는 양자컴퓨팅의 현재 한계를 인정하면서도, 미래의 잠재력에 투자하고 고객들이 이 기술을 탐색하고 준비할 수 있는 플랫폼을 제공하는 전략적 접근을 취하고 있습니다. 이는 신기술의 발전 과정에서 흔히 볼 수 있는 접근법으로, 기술이 성숙해지기 전에 생태계를 구축하고 리더십을 확보하려는 장기적 전략의 일환입니다.