호라이즌 퀀텀 홀딩스 Canaccord Genuity's 46th Annual Growth Conference

물론입니다. 저는 퀀텀 컴퓨팅 분야에서 꽤 오랫동안 일해왔습니다. 2004년에 이 분야에 입문했는데, 당시에는 퀀텀 컴퓨터가 곧 상용화될 것이라 생각했었죠. 이는 다소 젊은 시절의 순진함이 반영된 것이었습니다. 그 이후로 계속 이 분야에서 연구해왔습니다. 옥스퍼드에서 박사 학위를 받았습니다. 머튼 칼리지에서 펠로우로 일하며 퀀텀 컴퓨팅과 그 응용, 그리고 확장 가능하고 오류 교정이 가능한 시스템 아키텍처 연구를 진행했습니다. 수년간 이 분야에서 연구해왔습니다. 2010년에 싱가포르로 옮겨 연구 그룹을 구축했습니다.

하지만 2015년, 2016년경 IBM 퀀텀 익스피리언스가 출시되면서, 첫 번째 퀀텀 컴퓨터를 클라우드에 올렸다고 말하려던 참인데, 사실 브리스톨 대학교가 그보다 조금 앞서 인터넷에 선형 광학 시스템을 올렸습니다. 두 시스템이 거의 동시에 온라인에 접속되었습니다. 또한 오류율이 크게 개선된 결과들도 많이 나왔습니다. 제가 퀀텀 컴퓨팅에 입문했을 때만 해도, 퀀텀 컴퓨터에서 논리 게이트를 수행할 경우 오류가 발생할 확률이 약 3분의 1 정도였습니다. 충실도의 0.9 수준이 100분의 1 정도로 향상되었습니다.

이는 오류 수정이 가능해질 수 있다고 생각했던 시점과 가까워서 매우 흥미로웠습니다. 지금은 시간이 좀 더 걸렸고, 실제로 오류 수정이 작동하기 시작하려면 시스템이 예상보다 조금 더 좋아져야 한다는 것이 밝혀졌습니다. 하지만 그 무렵부터 진전이 학계보다는 산업계에서 더 많이 이루어질 것이라는 점이 점점 명확해졌습니다. 이것은 아마도 현재 AI 상황과 비슷한데, 최첨단 연구실들이 이제 모두 산업계에 있기 때문입니다. 양자 컴퓨팅도 마찬가지입니다. 거의 모든 최첨단 시스템들이 학계가 아니라 산업계에서 구축되고 있습니다. 저는 이때가 산업계로 옮길 때라고 판단했습니다.

여러 양자 컴퓨팅 회사에 면접을 보러 다녔지만, 누구의 견해에도 완전히 동의하지 못했습니다. 그래서 제가 직접 해보는 게 낫겠다고 생각했습니다. 2018년에 회사를 공식 등록하고 자금을 모으기 시작했으며, 학계 직장을 그만두었습니다. 제가 아마도 종신 교수직을 가진 사람 중 처음으로 양자 컴퓨팅 스타트업으로 옮긴 사람일 것입니다. 우리가 집중해온 것은 양자 컴퓨팅에서 정말 근본적인 격차 중 하나를 해소하는 것입니다. 양자 컴퓨팅에서 매우 중요한 부분은, 양자 역학적으로 정보를 처리할 수 있는 하드웨어를 구축할 수 있느냐 하는 것입니다. 오늘 여러분이 들으실 많은 회사들이 바로 이 부분을 담당하고 있습니다. IQM도 그렇고, 다른 많은 회사들도 마찬가지입니다. 그 외에 또 다른 부분이 있습니다.

이 시스템들을 어떻게 활용해 유용한 작업을 수행할 수 있느냐 하는 것입니다. 실제로 이들은 기존 컴퓨터와 근본적으로 다른 방식으로 작동합니다. 기존 컴퓨터용으로 작성된 코드를 양자 컴퓨터에서 실행하려고 하는 것은 전혀 도움이 되지 않습니다. 대신, 우리는 본질적으로 80년간의 컴퓨터 과학과 80년간의 컴퓨터 소프트웨어를 양자 시대에 맞게 재창조해야 합니다. 그것이 바로 저희 호라이즌에서 시도해온 일입니다. 저희는 1940년대, 1950년대부터 현재까지의 컴퓨터 소프트웨어 또는 소프트웨어 공학 역사를 빠르게 따라잡으려 노력해왔습니다. 시스템을 더 쉽게 접근할 수 있게 하고 더 많은 기능을 드러내기 위해 프로그래밍 언어를 개발해왔습니다. 하드웨어에서 실행할 수 있도록 컴파일러와 런타임 환경도 구축해왔습니다.

이 작업을 시작하면서 본질적으로 시스템 소프트웨어도 개발해야 한다는 것을 알게 되었습니다. 현재 대부분의 양자 프로그램은 회로(circuits)라고 불리는 방식으로 실행됩니다. 이는 연속적으로 실행되는 일련의 연산 목록이며, 마지막에는 측정으로 마무리됩니다. 일반적인 계산을 하려면 일반적인 제어 흐름을 생각해야 합니다. 루프나 서브루틴 호출 같은 기능을 수행할 수 있어야 합니다. 이것은 기존 컴퓨터에서는 아주 간단한 일입니다. 모든 기존 컴퓨터가 그렇게 작동합니다. 양자 컴퓨팅에서는 이제 막 그 최전선에 도달한 상태입니다. 양자 컴퓨팅에서 이제 막 그 영역에 발을 들여놓으면서 운영체제라는 전체 분야가 열리기 시작했습니다. 여러 회사들이 말하는 워크로드 오케스트레이션을 의미하는 운영체제와는 다릅니다.

제가 말하는 것은 기본적으로 노트북이나 서버에서 실행되는 커널로, 다양한 시스템 서비스, 동적 메모리 할당, 입출력, 네트워크를 통한 다른 시스템과의 통신 등을 제공하는 것입니다. 복잡한 프로그램 실행 중에 필요한 이러한 저수준 작업들 모두를 말합니다. 저희는 이제 그 방향으로 개발을 시작하게 되었습니다. 본질적으로 저희는 자체 하드웨어를 운영하는 최초의 소프트웨어 회사가 되었습니다. 저희는 리게티(Rigetti) QPU와 퀀텀 머신즈(Quantum Machines)의 제어 시스템을 조합한 첫 번째 테스트베드 시스템을 보유하고 있습니다. 내년에 IonQ에서 매우 강력한 새로운 시스템이 출시될 예정입니다. 저희는 그 시스템을 직접 다뤄보기를 기대하고 있습니다.

여러 수준에서 차이가 있습니다. 기본적으로 대부분의 양자 컴퓨터 프로그래밍 방식과는 근본적으로 다르다고 말씀드려야겠습니다. 가장 먼저 이해해야 할 점은 저희가 구축하는 프로그래밍 언어는 이상적인 양자 컴퓨터를 대상으로 한다는 것입니다. 즉, "완벽한 양자 컴퓨터는 어떤 모습일까?"를 묻는 것이지, 현재 우리가 가진 시스템이 아니라 완벽한 이상적인 양자 컴퓨터가 어떤 모습인지, 그리고 그 시스템을 어떻게 프로그래밍할지에 관한 것입니다. 그 다음으로 해야 할 일은 이상적인 시스템을 위해 작성된 코드를 현재 우리가 가진 더 제한적인 시스템에서 실행할 수 있도록 컴파일러 기능과 실행 기능을 구축하는 것입니다. 이 점을 이해하는 것이 중요한데, 현재 사용 가능한 많은 시스템들은 제어 흐름 같은 기능을 수행할 수 없기 때문입니다.

즉, 계산 중간에 측정을 하고 그 결과를 바탕으로 다음에 무엇을 할지 결정하는 것처럼 간단한 작업조차 할 수 없습니다. 일부 시스템은 가능하지만, 많은 제약이 따릅니다. 성숙한 양자 컴퓨터가 할 수 있어야 할 것을 생각해보면, 무엇보다도 그 시점에 가진 어떤 측정 결과를 기반으로 일반적인 결정을 내릴 수 있어야 합니다. 즉, 양자 계산의 측정 결과를 바탕으로 고전적인 계산을 수행하고, 그 결과를 이용해 양자 계산이 모두 붕괴되거나 양자 특성이 소멸되기 전에 진행 중인 양자 계산에 영향을 줄 수 있어야 한다는 뜻입니다.

저희는 이를 가능하게 하는 실행 환경을 구축해왔으며, 이로 인해 저희 프로그래밍 언어에서는 다른 많은 양자 컴퓨터 프로그래밍 프레임워크에서는 표현할 수 없는 것들을 표현할 수 있습니다. 이것은 저희 모든 프로그래밍 언어에 해당하는데, 어셈블리 언어로 볼 수 있는 Hydrogen부터 기본 프로그래밍 언어인 Helium, 그리고 저희 최초의 객체지향 프로그래밍 언어인 Beryllium까지 모두 마찬가지입니다. 이러한 추상화 계층을 객체지향 양자 프로그래밍 언어까지 구축한 이유는 양자 특성을 점차 추상화할 수 있도록 하기 위함입니다. 본질적으로 저희 회사가 목표로 하는 것은 개발자들이 기존의 코드를 작성하면 자동으로 양자 컴퓨터에서 가속화되도록 하는 것입니다. Beryllium은 저희가 이 길에서 밟는 네 단계 중 세 번째 단계에 해당합니다.

저희가 하는 일은 양자 컴퓨팅 전문가인 개발자들이 양자 데이터와 고전 데이터의 조합을 나타내는 클래스를 구축하고, 이러한 데이터를 조작하는 다양한 알고리즘을 함께 만드는 것을 가능하게 하는 것입니다. 그리고 나서 이러한 클래스와 알고리즘을 양자 컴퓨팅 전문가가 아닐 수도 있는 다른 개발자들에게도 공개할 수 있도록 하는 것입니다. 이렇게 하면 각 단계별 개발자가 더 높은 수준의 추상화를 만들어내고 양자 역학적 요소를 점차 제거해 나가는 추상화 계층을 추가할 수 있습니다. 이것은 개발자들이 양자 컴퓨터가 할 수 있는 모든 것을 표현할 수 있는 코드를 작성할 수 있게 하면서도, 스스로가 양자 컴퓨팅 전문가일 필요는 없는 단계로 나아가게 합니다. 저는 이것이 매우 중요하다고 생각합니다.