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[퀀텀 컴퓨팅 들여다보기 (9)] ‘퀀텀 컴퓨팅 공룡들’의 각축장을 둘러본다 ③ - 아이온큐(IonQ) (上)
최봉 산업경제 전문기자
입력 : 2024.04.03 00:30
ㅣ 수정 : 2024.04.03 00:30
[기사요약]
IonQ, 미국 듀크대 김정상 교수와 메릴랜드대 크리스토퍼 먼로 교수가 2015년 공동 창업한 스타트업
특히 ‘이온 트랩(ion trap) 방식’의 퀀텀 컴퓨팅 연구로 유명
이온 트랩 방식, 초전도 방식과 달리 초저온 환경 필요하지 않으며 고신뢰성 연산 가능
단점은 복잡한 이온 포집 기술로 큐비트 수 늘리기 어렵고 연산 속도 느리다는 것
창업 첫해부터 원활한 펀딩, 2021년 10월 SPAC 통해 뉴욕증권거래소에 상장
퀀텀 컴퓨팅(Quantum computing)은 양자 기술(Quantum technology)의 대표주자로 인공지능(AI)과 함께 최근 글로벌 시장에서 가장 각광받고 있는 분야다. 디지털 컴퓨팅이 주도하는 기존 컴퓨터의 패러다임을 완전히 바꿀 것으로 예상되는 퀀텀 컴퓨팅은 기존 컴퓨터가 풀기 어려운 미지의 영역까지도 해결의 실마리를 제공하는 막강 영향력을 행사할 것으로 기대한다. 이에 따라 우리 정부도 양자 기술의 선도국가가 되기 위해 노력하고 있다. 그렇다면 퀀텀 컴퓨팅 ‘격전지’에서는 어떤 일이 벌어지고 있는지 따라가 보기로 한다. <편집자 주>
[뉴스투데이=최봉 산업경제 전문기자] 퀀텀 컴퓨터의 무한한 잠재력에 대해서는 필자의 이 시리즈 앞선 편을 통해 여러 차례 언급한 바 있다.
하지만 잠재력이 실현되기 전에 먼저 해결해야 할 몇 가지 중요한 장애물이 있다는 것 또한 언급했었다. 즉, 퀀텀 컴퓨터는 특정 알고리즘에만 효과적일 뿐만 아니라 환경 변화에 매우 민감하여 오류가 발생하기 쉽다.
이를 염두에 두고, 컴퓨팅에 대한 판도를 바꾸는 접근 방식의 연구 및 개발을 주도하는 몇몇 기업이 있다.
그중 대표적인 기업이 아이온큐(IonQ)다.
• IonQ, ‘이온 트랩(ion trap) 방식’의 퀀텀 컴퓨팅으로 유명
IBM, 인텔(Intel), 알파벳(Alphabet, 구글의 모기업)과 같은 인지도를 갖고 있지는 않지만, IonQ는 여전히 퀀텀 컴퓨팅 분야에서 중요한 플레이어로 자리매김하고 있다.
IonQ는 특히 ‘이온 트랩(ion trap 또는 trapped ion) 방식’의 퀀텀 컴퓨팅에 대한 연구로 유명하다. 퀀텀 컴퓨터의 핵심인 큐비트를 구현하기 위해 여러 가지 기술이 연구되고 있는데 그중의 하나가 이온 트랩 방식이다.
이온 트랩 방식의 퀀텀 컴퓨터는 이온이라고 부르는 하전(荷電)된 원자의 전자 상태를 사용하여 큐비트를 구현한다. 전자기장을 이용해 이온을 자유 공간(chamber)에 가두고 띄워두는 방식이다.
진공 상태의 체임버에서 이온(원자)을 포획해 큐비트로 활용하는데, 이 자유 공간 내에서 전압을 조절해 이온을 공중에 띄워 가둔 후 해당 이온을 트랜지스터처럼 동작시킨다.
큐비트를 구현하는 또다른 기술로, 초전도 방식이 있다. 초전도 큐비트(superconducting qubit)는 초전도 소자를 이용한 퀀텀 컴퓨팅 구현 방식이다. 이 방식은 현재 가장 활발하게 연구되고 있는 퀀텀 컴퓨팅 구현 방법으로 IBM, 구글 등이 채용하고 있다.
초전도 소자는 특정 온도 이하(절대온도, -273.15℃)에서 저항이 0이 되는 특성이 있는데, 이 특성을 이용해 0과 1의 두가지 상태를 구현할 수 있다.
IonQ가 활용하고 있는 이온 트랩 방식은 초전도 방식과 달리 초저온 환경이 필요하지 않고, 큐비트의 응집 시간이 길고 고신뢰성 연산이 가능하며 모든 큐비트가 동일하여 오류가 적다는 강점이 있다.
하지만 복잡한 이온 포집 기술로 인해 큐비트 수를 늘리기 어렵고 게이트 속도(연산 속도)가 느리다는 단점이 있다.
• 김정상 교수와 크리스토퍼 먼로 교수가 2015년 공동창업, 유니콘 기업으로 우뚝 서다!
퀀텀 컴퓨팅 분야에서 IonQ가 타 기업에 비해 우리에게 훨씬 친숙한 이유가 있다. IonQ 공동창업자 중 한 사람이 한국인 김정상 교수이기 때문이다.
IonQ는 김정상 미국 듀크대 컴퓨터공학과 교수와 크리스토퍼 먼로(Christopher Monroe) 미국 메릴랜드대 물리학 교수가 2015년 공동 창업한 스타트업이다. 이 회사는 이들 공동창업자가 25년간 양자 정보 과학 분야에서 쌓아온 학문적 연구를 바탕으로 탄생했다.
미국 국립표준기술연구소(NIST)에서 2012년 노벨물리학상 수상자인 데이비드 와인랜드(David Wineland)는 갇힌 이온(trapped ion)을 사용하여 최초의 제어 가능한 큐비트와 최초의 제어 가능한 양자 논리 게이트를 생산하는 팀을 이끌며 대규모 이온 트랩 컴퓨터의 아키텍처를 제안했다. 먼로의 퀀텀 컴퓨팅 연구는 이 팀의 연구원으로 참여하면서 시작된 것이다(Wikipedia).
김정상과 먼로는 미국 고등연구계획국(IARPA)의 지원을 받은 대규모 연구 프로젝트의 결과를 계기로 공식적인 협업을 시작했다.
이러한 연구 파트너십은 IonQ 창립의 씨앗이 되었다.
창업 첫해인 2015년 New Enterprise Associates는 두사람이 ‘Science’ 논문에서 제안한 기술을 상용화하기 위해 200만달러를 투자했다. 또한, 2017년에는 GV(구 Google Ventures)와 New Enterprise Associates가 주도하여 2천만달러 규모의 시리즈 B 투자를 유치했다.
2021년 10월 IonQ는 특수목적인수회사(SPAC, Special-Purpose Acquisition Company)를 통해 뉴욕증권거래소에 상장되었다.
다음 편에서는 IonQ의 다양한 사업 전개 상황을 살펴보겠다.
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