양자컴퓨터 시대를 준비하는 엔비디아 양자산업에서 NVIDIA 의 전략은 ?

 

오늘은 우리가 맞이할 수밖에 없는 양자컴퓨터 시대를 대비해서 엔비디아가 양자시대의 위협을 기회로 만들기 위해 무엇을 하고 있는지 관련소식과 뉴스를 모아서 얘기해보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

우선, 엔비디아는 양자컴퓨터를 하드웨어 제조 산업이라기 보다는 공유 인프라 산업에 더 가깝다고 인식하는 것으로 보이구요. 양자기술 간의 통합과 시너지 뿐만 아니라 양자기술과 AI 기술 그리고 슈퍼컴퓨터 간의 통합과 협업이 매우 중요하다고 생각하는 것으로 보여 지는데요. 그런 이유로 인해서 엔비디아는 앞으로도 양자기술개발 관련한 파트너쉽을 강화해 나갈 예정이고, 그 일환으로 가속양자센터를 설립한다고 발표를 했습니다.

사실 엔비디아는 이번 가속양자 센터설립 발표 이전에도 AI 슈퍼컴퓨터와 쿠다큐 CUDA-Q 플랫폼을 여러 양자회사들과 공유하면서 양자오류수정이나 내결함성 등의 기술적 한계를 해결해 오고 있기도 했었는데요.

다만, 엔비디아는 IBM 이나 구글 , 리게티나 디웨이브와 같이 양자컴퓨터 하드웨어를 직접 제조하지 않고, GPU 개발에서 그랬던 것처럼, 양자컴퓨터의 기능을 개선하고 기술적인 한계를 극복하도록 돕는데 포지셔닝 할 것으로 예상이 됩니다.

아마도 이것이 엔비디아가 제일 잘하는 일이 아닐까 하는 생각이 들기도 하는데요. 인공지능로봇이나 자율주행차 , 무인항공기와 드론과 같은 제품을 직접 만들지는 않지만 이러한 제품이 실현되도록 하는데 필요한 핵심기술과 컴퓨팅기술을 만들어 가는 것처럼, 양자산업에서도 엔비디아는 양자컴퓨터 제조경쟁에 직접 뛰어들기 보다는 양자컴퓨터의 병목현상과 오류개선, AI와 양자기술의 융합을 통한 기술혁신, 하이브리드 양자 알고리즘 개발 등에 더 초점을 맞추면서 엔비디아만의 전략적인 기술적 해자를 만들어 나갈 것으로 보여집니다.

이번 퀀텀데이에서 엔비디아가 언급한 가속 양자센터는 엔비디아가 구상하는 이러한 사항들을 구체화하는 곳이 될 것으로 보이구요. 슈퍼컴퓨터 , AI , 양자컴퓨터의 시너지를 극대화하는 연구에 초점을 맞출 것으로 생각이 됩니다.

양자컴퓨터의 효율성과 상업성을 발전시키게 될 이 가속양자연구센터는 미국 보스턴에 설립될 예정이라고 하구요. 이 센터에 참여하는 기업으로는 퀀티넘 , 큐에라 , 퀀텀머신 등이 있고, 대학으로는 하버드와 MIT 가 참여할 예정이라고 합니다.

엔비디아도 양자기술에 대해서 매우 중요하게 생각하고 있는 만큼 양자 시대를 앞당길수 있는 획기적이 기술이 엔비디아에서 나올수도 있겠다는 생각이 들기도 하는데요.

그럼, 지금부터는 엔비디아가 양자기술 관련해서 어떤 파트너쉽과 협업을 했는지를 같이 보면서 양자생태계에서 엔비디아 역할을 가늠해 보는 시간을 같도록 하겠습니다.

우선 QC 디자인과의 협업을 보시면,

엔비디아의 큐퀀텀 SDK 를 QC디자인의 양자기반 소프트웨어와 통합해서 내결함성을 강화했고, 처리속도를 획기적으로 개선 했는데요. GPU 기반으로 400개 이상의 양자큐비트를 시뮬레이션 하는데 성공하면서, CPU 기반의 60 큐비트 회로 대비 180배 더 빠른 샘플링 속도와 더 많은 하드웨어 결함을 모델링 할 수 있는 기술적 진전을 이루었습니다.

퀀텀써킷 Quantum Circuits 이라는 회사하고는 실시간제어기능과 양자오류감지기능을 결합한 양자오류인식 프로그래밍을 개발했구요, 현재 SDK 를 통해서 이 기술을 사용하고 있기도 한데요. 엔비디아의 쿠다큐 CUDA-Q 프로그래밍 환경에 퀀텀써킷의 양자기술을 통합한 사례로, AI 고성능 컴퓨팅기술과 양자기술의 효율적인 통합 사례로 볼 수 있을 것 같습니다.

또, 엔비디아는 자신들의 슈퍼칩과 퀀텀머신의 양자제어플랫폼을 결합해서 통합양자클래식시스템 NVIDIA DGX QUANTUM EARLY CUSTOMER PROGRAM 을 출시하기도 했는데요. 이 시스템은 4 마이크로초 미만의 대기시간으로 양자오류를 실시간 수정할수 있다고 하구요. AI 기반으로 보정작업을 수행할수 있는 시스템 이라고 합니다. 현재 이 시스템은 MIT , ENS 리옹과 같은 대학에서 사용되고 있구요, 이 외에도 양자컴퓨터 회사인 디락 DIRAQ , 이스라엘 양자센터 에서도 사용중에 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

그리고, 중성원자를 기반으로 하는 양자컴퓨터 기업 파스칼 Pasqal 의 플랫폼과 엔비디아의 쿠타 큐 CUDA Q 를 통합해서 아날로그 양자프로그래밍과 양자시뮬레이션을 가능하게 지원하기도 했구요, 이러한 지원을 통해서 양자컴과 슈퍼컴의 상호 운용성을 강화 하기도 했습니다.  

SEEQC 씨큐씨 라는 회사하고는 양자 프로세서와 GPU 간의 인터페이스를 시연하면서 최초로 칩 간의 상호작용을 가능하게 하기도 했는데요, 상호 작용시에 마이크로초 이하의 대기시간과 1000배나 더 적은 대역폭으로 양자오류수정을 가능하게 하기도 했습니다. SEEQC의 SFQ(Single Flux Quantum) 기술을 NVIDIA의 CUDA-Q 플랫폼과 통합해서 양자컴의 주요 병목현상을 제거했다고 하구요. 양자시스템과 기존시스템 간의 실시간 통신을 가능하게 한 점이 이 기술의 큰 진전이었다고 생각이 되는 주목할 만한 협업내용 이었다고 평가가 됩니다.

그리고, 비영리기관 미트레 MITRE 라는 곳 하고는 이미징 기술을 포함해서 양자이미징시스템 설계 시뮬레이션 관련 협력을 해오고 있기도 했었는데요. 미트레의 이미징 기술은 Walsh Imaging 반도체나 뇌 뉴런에서 나오는 나노 크기의 전자기 신호를 실시간으로 캡처해서 의학이나 마이크로일렉트로닉스, 보안에 적용이 되고있고, 이 분야에서 획기적인 발전을 이루고 있다고도 합니다. 이번 협력에서 미트레는 MITRE 엔비디아의 NVIDIA 쿠다큐 CUDA-Q 플랫폼과 디지엑스슈퍼포드 DGX SuperPOD 를 활용해서 이전에는 며칠이 걸렸던 작업을 한 시간 이내에 시뮬레이션 할수있도록 최적화 했다고 하구요. 이번 협업은 양자감지분야에서 GPU 가속컴퓨팅의 역할이 커지고 있다는 것을 보여준다는 관계자의 설명이 있기도 했습니다.

 

또, 엔비디아는 퀀텀링스(Quantum Rings) 의 고성능 양자회로 시뮬레이션 기술을 엔비디아의NVIDIA 쿠다 큐(CUDA-Q) 플랫폼과 통합해서 대규모 양자 알고리즘을 빠르게 반복할 수 있는 GPU 가속 시뮬레이션을 개발하기도 했구요. 이 통합기술을 사용하면 내결함성 양자하드웨어를 더 빠르면서도 저비용으로 테스트할수 있게 해준다고 합니다.

큐-씨티알엘 Q-CTRL 이라는 회사하고의 파트너쉽도 있었는데요. 엔비디아 NVIDIA 와 옥스포드퀀텀써킷 Oxford Quantum Circuits 그리고 큐-시티알엘이 서로 협력해서 양자오류억제에 필요한 컴퓨팅 소모 비용을 절감했다고 발표한 내용도 있었습니다. 내용을 보면,

이 회사 소프트웨어 파이어오팔(Fire Opal)이 AI 기반기술을 사용해서 양자회로를 하드웨어에 매핑할때 큐비트 수가 증가함에 따라 복잡도가 많이 증가하는 문제가 있었다고 하는데요, 엔비디아의 GPU 가속기술이 이러한 복잡도를 줄여서 소모시간을 줄였고 CPU 기반 대비해서는 속도를 더 높였다고 합니다. 소모시간을 줄이면서도 속도를 개선한 결과, 많은 소모비용을 절감할수 있었고, 오히려 알고리즘 충실도는 향상이 되는 좋은 성과를 거둔 사례 중 하나였구요..

이 외에도, 큐에라와 함께 양자오류수정을 위한 AI 디코더를 개발하기도 했는데요. 큐에라의 중성원자 QPU 데이터로 디코딩을 검증했다고 하구요, 밀리 초 이내에 디코딩을 완료하면서도 더 높은 충실도를 달성했다고 합니다. 엔비디아의 AI 슈퍼컴퓨터를 활용해서 대규모의 훈련 데이터를 생성하고 양자 시스템을 위한 실시간 디코딩을 지원할수 있는 혁신적인 개발 사례로 평가가 되구요 ?

마지막으로는 GTC 2025에서 쿠다 큐 CUDA Q 플랫폼을 사용한 양자기반머신러닝 CML 을 공개하기도 했는데요. 실시한 의사결정을 효과적으로 하기위한 상황별 머신러닝 이라고 하구요. 인플레션(Infleqtion) 이라고 하는 회사가 엔비디아하고 과거에 연구했던 양자재료설계 연구내용을 기반으로 해서 새롭게 발표한 AI 양자 융합기술 발표내용 이었습니다.

 

지금까지 말씀드린 협업 내용을 보면 , 엔비디아는 현존하는 AI 슈퍼컴퓨터와 양자컴퓨터를 융합하는데 관심이 많은 것으로 보이구요.

완전한 양자시대가 오기 전이라도 이 융합분야에서 해자를 갖을 수 무언가를 찾는것처럼 느껴집니다.

물론, 양자기술의 상용화 까지는 아직 시간이 많이 남아 있긴 하죠. 하지만, 엔비디아가 변화하지 않는다고 하면, 현재 사업과 증시에서 누리고 있는 지위는 흔들릴수 밖에 없다고 생각이 되는데요.

수만개의 엔비디아 GPU 가 장착된 슈퍼컴퓨터가 수백만년 걸릴 일을 몇분안에 양자컴퓨터가 해내는 것을 보면, 이것이 특별한 케이스 만이 아니라 , 일반적인 경우에도 적용이 되는 시대가 올 경우 , 엔비디아라는 회사의 가치는 위협받을 수밖에 없을 것으로 보여집니다.

그렇지만 엔비디아 같은 회사가 이러한 상황을 가만히 보고 있을것 같지는 않구요. 오늘 말씀드린 엔비디아의 양자분야 협업과 파트너쉽 사례에서 보듯이, 엔비디아는 또다시 새로운 양자 혁신을 만들어 낼 가능성이 있다고 보입니다.

이러한 혁신을 위해서 엔비디아가 꾸준히 기술개발을 지속한다면, 양자 상업화에 시간이 꽤 많이 필요할 것이라고 말했던 젠슨황의 엔비디아가 반대로 양자컴퓨터의 상업화를 앞당기는 기술혁신을 만들수도 있겠다는 생각이 들기도 한 시간 이었구요.