DARPA의 양자 벤치마킹 이니셔티브(QBI)는 양자 컴퓨터 하드웨어 개발의 진행 상황을 검증하려는 목표를 갖고 있다.
미국 정부의 중앙 연구 개발 기관인 방위고등연구계획국(DARPA)이 양자 컴퓨팅 애플리케이션과 알고리즘을 벤치마킹해 양자 기술에 대한 과대 광고를 불식시키기 위한 업계 이니셔티브를 마련하고 있다.
DARPA에 따르면 QBI는 양자 컴퓨팅 하드웨어의 진척도를 검증하고 산업적으로 유용한 양자 컴퓨터를 현재의 예측보다 더 빨리 구축할 수 있는지 확인하는 것을 목표로 한다. 현재로서는 양자 채택이 10년 이상 걸릴 것으로 예측되고 있다.
양자 컴퓨팅과 관련 네트워크는 아직 초기 단계이지만 관심은 점점 커지고 있다. 양자 산업 분석 기관인 IQT 리서치의 지난 6월 보고서에 따르면, 전 세계 양자 네트워크 시장은 2027년까지 15억 달러, 2031년까지 80억 달러 이상으로 성장할 것으로 전망됐다. IQT는 양자 키 분배(QKD)가 주요 매출 동력이 될 것으로 예상했으며, 양자 컴퓨터와 양자 센서 네트워크를 연결하기 위해 새로운 양자 중계기를 사용하는 네트워크가 증가할 것이라고 언급했다.
한편 리서치 기관인 IDC는 양자 컴퓨팅에 대한 고객 지출이 2022년 11억 달러에서 2027년 76억 달러로 증가할 것으로 전망했다. 이는 5년간 연평균 성장률(CAGR)이 48.1%에 달하는 수치다.
다만 IDC의 최신 전망은 이전의 전망보다 상당히 낮은 수치다. IDC는 양자 하드웨어 개발이 예상보다 느리게 발전하며 잠재적 투자 수익이 지연됐고, 최종 사용자에게 단기적으로 더 큰 가치를 줄 것으로 기대되는 생성형 AI 같은 기술의 등장, 높은 이자율과 인플레이션, 경기 침체 전망 등 여러 거시경제 요인이 영향을 미쳐 양자 컴퓨팅에 대한 고객 지출이 부정적 영향을 받았다고 설명했다.
IDC는 양자 컴퓨팅 시장이 양자 우위를 가져올 주요 양자 하드웨어가 개발될 때까지 계속해서 더딘 성장세를 보일 것으로 예상한다고 밝혔다.
DARPA는 QBI 프로그램을 통해 결함허용 양자 컴퓨팅(FTQC) 영역에서 설계, 엔지니어링, 테스트 및 평가의 혁신적인 발전을 가능하게 하는 접근 방식을 검증하고, 양자 컴퓨팅 단계를 포함하는 컴퓨팅 워크플로우를 탐색할 것이라고 설명했다.
해당 프로젝트의 프로그램 매니저인 조 알테피터 박사는 QBI 관련 블로그에서 “DARPA의 첫 번째 입장은 회의적이다. 특히 충분한 수의 논리적 큐비트를 갖춘 완전한 결함허용 양자 컴퓨터가 구축될 수 있을 지에 대해 회의적이다”라고 밝혔다.
또한 알테피터 박사는 “개발된 프로그램을 점검하고 ‘당신이 하고 있는 일이 효과가 없을 것이라고 확신한다’라고 말하는 역할이다. 과학자와 엔지니어로 구성된 소규모 팀을 데려와서 사람들의 증거를 확인하고, 자체 분석을 통해 2번, 3번 확인할 것이다. 그리고 개발 중인 기술이 효과가 있다고 확신하고 가능성이 높다고 판단되면 나머지 정부에 알리고 그 접근 방식을 강력하게 지지할 것이다”라고 설명했다.
알테피터 박사는 양자 컴퓨팅의 가능성을 증명(또는 반증)하기 위해 산업계, 학계, 정부 전반에 걸친 광범위한 R&D 협력이 필요하다고 말했다. 그는 인력 개발, 인프라, 검증 및 검증 전문성 등 다양한 투자가 필요하다고 말했다.
이를 위해 QBI는 에너지부 과학국, 공군 연구소, 양자 컴퓨팅 회랑(Quantum Corridor)을 건설 중인 시카고 일리노이주 등 외부 기관의 의견을 통합할 예정이다. DARPA는 업계의 다른 양자 리더들 또한 QBI에 참여하기를 원할 것으로 예상했다.
DARPA는 이미 여러 양자 개발 프로그램을 운영하고 있으며 양자 네트워킹 및 컴퓨팅을 개발하기 위해 상업 단체와 협력하고 있다. 예를 들어 2023년에는 유틸리티 규모의 양자 컴퓨팅용 미개척 시스템 프로그램을 구축하기 위해 아톰 컴퓨팅(Atom Computing), 마이크소프트, Psi퀀텀(PsiQuantum)과 계약을 체결했다.
IBM, 구글, 인텔 및 기타 대기업도 양자 기술을 대중에게 제공하는 데 깊이 관여하고 있다. 예를 들어 IBM은 지난해 12월 새로운 퀀텀 헤론 프로세서와 오류 수정 소프트웨어 및 도구 패키지를 결합한 모듈식 양자 시스템인 ‘IBM 퀀텀 시스템 투’를 공개했다. IBM은 이 결합된 기술이 향후 10년간 대형 양자 컴퓨터의 핵심 구성 요소를 제공할 것이라고 밝혔다.dl-ciokorea@foundryco.com
