"양자컴퓨터 묶어 하나처럼"…노광석 대표, 양자네트워크 확장 강조

양자암호통신(QKD)에서 축적한 제어·운영 기술을 바탕으로 양자컴퓨터들을 연결하는 양자네트워크로 발전해야 한다는 제언이 나왔다. 암호키를 안전하게 공유하는 데서 나아가 떨어져 있는 양자컴퓨터들이 하나의 컴퓨터처럼 작동하도록 연결 기술을 고도화해야 한다는 주장이다. 노광석 큐심플러스 대표는 6일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 '퀀텀포럼'에서 '양자암호통신을 넘어 양자네트워크로의 확장'을 주제로 발표했다. 그는 “QKD에서 키를 보내는 게 중요한 것 중 하나이지만, 동시에 이런 QKD 시스템을 나중에 양자통신 시스템에 활용할 수 있도록 지금 단계에서 제어를 잘해야 한다”고 말했다. 노 대표는 양자암호통신과 다음 단계의 양자통신을 구분해 설명했다. QKD는 암호키를 공유하는 기술이다. 현재의 암호키 공유에서 나아가 양자 정보 자체를 전달하는 방향으로 발전해야 한다는 것이다. 현재 QKD는 주로 광케이블을 이용한 유선 방식으로 구축되고 있다. 양자 상태는 그대로 복제할 수 없어 일반 증폭기로 신호를 키워 멀리 보내기 어렵고, 온도나 진동 등 환경 변화에도 민감하다. 무선 방식은 이동성과 신속한 구축이 장점이지만 빛을 정확하게 보내고 받는 데 어려움이 있다. 노 대표는 “양자통신은 빛을 이용하다 보니 레이저 포인터로 정확하게 어느 한 포인트를 찍는 것과 같은 기술이 필요하다”고 설명했다. 대기 난류와 태양광, 비·눈 등의 영향을 받는 데다 움직이는 대상에 맞춰 빛을 조준해야 한다는 것이다. 이러한 조준·추적 문제는 기존 자유공간 광통신(FSO)에서도 다루는 과제다. 노 대표는 해당 분야에서 발전한 기술을 활용할 수 있다고 봤다. 환경이 달라져도 통신을 안정적으로 유지하는 기술은 향후 양자네트워크에서도 필요하다. 현재 암호키를 공유하는 시스템을 제어하면서 쌓은 기술을 앞으로 양자컴퓨터 사이에서 정보를 주고받는 데도 활용할 수 있다는 것이다. 그는 “네트워크 관점에서 QKD만 하면 끝날 것이냐”며 “양자네트워크를 꾸며 암호키만 보내고 끝날 것이냐는 아닐 것”이라고 말했다. 양자암호통신을 구축하는 데서 나아가 양자 정보 자체를 주고받는 네트워크로 발전해야 한다는 취지다. 이를 위해서는 여러 지점의 양자 상태를 연결하는 '양자 얽힘'을 만들고 전달해야 한다. 얽힘 상태를 필요한 시간 동안 유지할 메모리와 장거리 연결에 필요한 중계기, 여러 장비를 관리하는 소프트웨어도 필요한 요소다. 노 대표는 “QKD를 만드는 것뿐 아니라 그다음 단계에 필요한 라우터나 중계기, 메모리 등이 필수적이어야 얽힘을 멀리 보낼 수 있다”고 짚었다. 대표적인 미래 활용 분야는 분산 양자컴퓨팅이다. 그는 “양자컴퓨터들이 각각 따로 있어 이들을 묶어 하나의 컴퓨터처럼 돌려보자는 게 분산형 양자컴퓨팅의 개념”이라며 “하나의 QPU를 만들기가 너무 어렵기 때문에 이를 잘 연결해보자는 것”이라고 제언했다. QPU는 양자처리장치를 뜻한다. 다만 이를 구현하려면 양자컴퓨터 내부의 양자 정보와 통신에 사용하는 빛을 연결하는 기술부터 확보해야 한다. 노 대표는 “양자컴퓨터와 통신 사이의 인터페이스가 현재로서는 쉽지 않다”고 말했다. 이 때문에 기존 통신 방식으로 양자컴퓨터들을 연결하는 접근도 발전하고 있다는 설명이다. 여러 컴퓨터에 계산 작업을 나눠 맡기는 소프트웨어도 과제로 꼽혔다. 그는 “떨어져 있는 컴퓨터를 하나의 컴퓨터로 어떻게 인식해서 돌릴 것인가 하는 알고리즘들이 필요하다”고 말했다. 계산 과정의 오류를 바로잡는 기술도 더 정교해져야 한다. 떨어진 장치 사이에서 정보를 주고받으면 시간 차가 생기기 때문이다. 노 대표는 현재 QKD에 사용하는 통신 기반과 제어 기술을 활용하면서 양자 정보를 전달·저장하는 기술을 더하는 방향을 제시했다 그는 “양자통신으로 가더라도 이를 잘 활용해 얽힘을 잘 만들고 보내서 관리하자는 게 가장 큰 목표”라며 “기존 이동통신이 될 수도 있고, 기존 망과 잘 합쳐지는 상태가 되면 가장 좋은 방향으로 생태계가 확장되지 않을까 생각한다”고 덧붙였다.