양자 컴퓨터는 현재의 디지털 컴퓨터 기술을 대체하여 보다 고도의 인공지능(AI)도 실현할 것으로 기대되면서 미국, 중국이 개발을 주도하고 있으나 상용화에는 앞으로도 많은 시간이 소요될 전망이다. 이러한 가운데 양자 역학적인 현상을 참고로 하면서 기존 컴퓨터로는 풀 수 없는 최적화나 조합 문제 등을 해결할 수 있는 양자 인스파이어드(Quantum Inspired) 기술에서 일본이 세계를 선도하는 실적을 거두고 있다.

일본 양자 인스파이어드 기술에서 세계 선도하는 실적 거둬

양자 인스파이어드 기술은 양자 현상인 겹침(1이기도 하고 0이기도 하는), 얽힘(2개 이상의 양자 입자, 비트가 아무리 멀리 있어도 서로 연계되고 한쪽 상태가 변화하면 다른 한쪽도 변화하게 됨) 등의 양자현상을 참고로 연산기술을 개선하여 기존 디지털 컴퓨터로도 고도의 계산 능력을 발휘할 수 있도록 하는 것이다. 예를 들면 세일즈맨이 각 도시를 효율적으로 순회하는 경로를 선택하는 문제는 도시 수가 5개이면 120개 조합 중에서 선택하면 되지만 32개 도시가 되면 2630경 곱하기 1경개의 조합에서 선택해야 해서 수퍼컴퓨터로도 풀기 어려운데, 양자 인스파이어드 기술을 활용하면 해결할 수 있다.

그리고 이러한 양자 인스파이어드 기술을 적용해서 각종 문제를 해결하여 효율성을 높이려는 사례가 확대되고 있다. 도요타자동차 그룹은 후지쓰의 양자 인스파이어드 기술을 활용해서 자동차 생산 공장에서 각 차량 종류별 생산 순서의 최적화에 주력하고 있다. 저스트 인 타임(JIT) 생산방식을 채용하는 도요타는 한 라인에서 여러 차종을 혼합해서 생산하여 유연성을 높이고 있으나 어떤 차종을 얼마나 어떤 주기로 생산하면 좋을 것인지는 각종 가공 장비의 교체 작업도 고려하면 쉬운 문제가 아니다. 그래서 도요타는 재료나 재고의 낭비 억제, 장비의 배치 및 근로자의 상황 등 각종 요소를 고려해서 최적의 조합을 양자 인스파이어드 기술로 산출해 효율성 제고에 주력하고 있는 것이다.

자동차 산업 이외에 일본 특수반도체의 강자인 Rohm은 반도체의 검사 공정의 각종 조건을 고려해서 효율화 시키는데 있어서 양자 인스파이어드 기술을 활용했다. 그 외에 병원의 수술 일정 최적화, 물류 계획의 효율화 등 제조업과 함께 서비스 분야의 효율성을 높이는 양자 인스파이어드 기술도 개발되고 있다. 통신사인 KDDI는 양자 인스파이어드 기술을 활용해 기지국 설정을 최적화하여 통신 품질을 개선하는 데 성공했다.

농업에서도 종자생산, 수확, 물류 등의 전체 공급망을 양자 인스파이어드 기술로 효율화시켜서 식량 생산의 안정과 지속가능성 제고에 주력하는 노력도 강화되고 있다. 효과적인 재료의 탐색은 고분자 재료에서는 어려움이 있으나 반도체, 자동차용 재료 등에서 양자 인스파이어드 기술을 활용해 최적의 배합을 모색하는 방법 등이 개발되고 있다.

양자 인스파이어드 기술 활용해 산업경쟁력 강화하는 자세 중요

양자 컴퓨터는 미래 기술이지만 그 실현에 시간이 소요되기 때문에 실용화를 기다리는 자세보다 현재 시점에서 가능한 양자 인스파이어드 기술을 각종 비즈니스에 응용하면서 성과를 거두는 것도 중요하다. 이로 인해 양자 관련 기술과 노하우를 축적해 디지털 시대에서 양자 컴퓨터 시대로의 본격적인 전환을 주도할 수 있는 기술 및 경영 역량을 사전에 강화할 수 있을 것으로 보인다.

일본의 사례에서 보는 바와 같이 각종 산업의 과제를 최적화 문제로 전환하면서 양자 인스파이어드 기술로 해결해서 효율성을 제고할 수 있다. 특히 자동차 및 자율주행, 반도체, 통신, 물류, 의료, 농업, 배터리, 각종 재료 등의 분야에서 양자 인스파이어드 기술을 활용해 산업경쟁력을 강화하는 자세가 중요하다. 이 과정에서 양자 인스파이어드 기술을 뒷받침하는 첨단 반도체, AI의 고도화에 주력할 수 있으며, 양자 인스파이어드 컴퓨팅 솔루션을 공급할 수 있는 클라우드 서비스의 활성화도 가능할 것이다.

이지평

한국외국어대 특임강의교수