양자컴퓨터로 생산·물류 최적화…디웨이브·LG CNS 협력

양자컴퓨터가 연구실을 벗어나 기업 비즈니스 현장의 최적화 난제를 푸는 실전 도구로 투입된다. 디웨이브 퀀텀과 LG CNS가 한국 및 글로벌 시장에서 기업용 양자컴퓨팅 기반 최적화 기술 활용을 확대하기 위해 업무협약(MOU)을 체결했다. 양사는 디웨이브의 어닐링 양자 기술에 LG CNS의 산업 전문성과 수학적 최적화, 시스템 통합 역량을 결합해 산업 현장에 적용할 상용 솔루션을 공동 개발할 계획이다.

이번 MOU는 공장 생산 일정 수립, 배송 경로 설정, 자원 배분 등은 기업의 주요 의사결정 영역이다. 산업 현장에서 고려해야 할 변수와 제약 조건이 늘어나면서 기존 컴퓨팅 환경으로는 제한된 시간 안에 최적의 해를 찾기 어려운 경우가 있다. 양사는 이러한 최적화 문제를 해결하기 위한 양자컴퓨팅 기술 개발과 활용 확대에 나선다.

앨런 바라츠(Alan Baratz) 디웨이브 퀀텀 최고경영자(CEO)는 28일 서울 종로구 포시즌스 호텔 서울에서 열린 양자컴퓨팅 사용자 컨퍼런스 ‘큐비츠 아시아 2026(Qubits Asia 2026)’에서 현신균 LG CNS 대표와 함께 양사의 협력 계획을 발표했다.

양사는 MOU를 통해 단순한 기술 개념검증(PoC)을 넘어 실제 생산 현장에 적용할 수 있는 상용 솔루션을 공동 개발할 방침이다. 공장 생산 일정 최적화부터 배송 경로 단축, 자원 배분에 이르는 기업의 핵심 운영 과제에 디웨이브의 양자컴퓨팅 기술을 접목하고, LG CNS의 시스템 통합 역량을 결합해 실제 비즈니스 가치를 창출하는 데 주력한다는 계획이다.

이번 행사는 양자컴퓨팅의 산업 적용 사례를 공유하고 아시아태평양 지역 기업의 기술 도입을 확대하기 위해 마련됐다. 아울러 전 세계 고객사와 연구기관, 업계 전문가들이 참석해 양자컴퓨팅의 상용화 사례와 산업별 적용 가능성을 논의했다.

어닐링 양자 기술은 다양한 해답 중 최적의 해를 찾는 최적화 문제를 풀기 위해 양자역학적 원리를 활용하는 컴퓨팅 기술이다. 따라서 공장 생산 일정 수립, 배송 경로 설정 등 다양한 변수와 제약 조건을 고려해야 하는 최적화 문제에 활용하기 위해 어닐링 양자 기술을 사용하기로 판단했다는 게 디웨이브의 설명이다.

바라츠 CEO는 양자 어닐링의 작동 원리를 소개하며 “어닐링 양자컴퓨터가 작동하는 방식은 비가 내리면 물이 지형의 가장 낮은 곳으로 모이듯, 양자 어닐링은 에너지가 가장 낮은 상태를 찾아 최적의 해를 구하는 방식과 같다”고 말했다. 복잡한 문제를 지형에 비유하면 가능한 해답은 지형의 여러 지점에 해당하며, 양자 시스템이 에너지가 낮은 상태를 찾는 특성을 활용해 최적의 해답을 찾는다는 원리다. 그는 이러한 방식이 자연의 물리적 특성을 활용하기 때문에 심각한 오류 수정 과정이 필요하지 않다고 강조했다. 또 이 같은 기술적 특성이 다양한 비즈니스 최적화 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 덧붙였다.

이날 디웨이브는 자사 양자 시스템의 연산 성능과 에너지 효율성을 보여주는 벤치마킹 결과를 소개했다. 바라츠 CEO는 약 4400개의 큐비트를 탑재한 어드밴티지2 시스템을 언급하며 오크리지 국립연구소 등 전 세계 11개 기관과 성능을 비교했다고 공개했다. 그는 “가장 빠른 엑사스케일 슈퍼컴퓨터 중 하나를 보유한 오크리지 국립연구소 등 전 세계 11개 기관과 협력해 벤치마킹 데이터를 확보했다”며 “슈퍼컴퓨터로 100만년이 걸릴 연산을 20분도 채 걸리지 않아 마쳤다”고 말했다.

바라츠 CEO는 해당 연산이 재료 특성 시뮬레이션과 관련된 작업이라고 설명했다. 더불어 약 10킬로와트의 전력을 사용했으며, 비용으로 환산하면 1달러 미만이라고 밝혔다. 디웨이브는 이를 통해 자사 시스템의 연산 속도와 에너지 효율성을 입증할 수 있다고 강조했다.

이어 양자컴퓨터를 실제 기업 운영에 활용한 사례도 소개됐다. 바라츠 CEO는 일본 통신사 NTT 도코모가 양자컴퓨터를 활용해 기지국의 등록 신호 최대 볼륨을 65% 줄였다고 전했다. 이를 통해 기지국당 더 많은 휴대전화를 지원하고 통신 인프라 비용을 절감할 수 있다는 설명이다. 그는 “엔티티 도코모는 현재 두 개의 애플리케이션(앱)을 실제 운영 환경에 배포해 사용 중”이라며 양자컴퓨팅의 현장 적용 사례를 소개했다.

일본 제약사인 시오노기는 양자컴퓨터를 활용해 신약 개발용 인공지능(AI) 모델을 재훈련한 사례를 제시했다. 바라츠 CEO에 따르면 기존 컴퓨팅 환경에서 훈련한 모델이 생성한 분자 구조의 의약품 적합성은 73%였지만, 양자컴퓨터로 모델을 재훈련한 뒤에는 98%로 높아졌다. 바라츠 CEO는 이 사례를 들어 AI 모델 훈련에 양자 기술을 활용하면 결과를 개선할 수 있다고 평가했다.

이 자리에서 디웨이브는 차세대 기술인 게이트 모델의 개발 계획도 공개했다. 게이트 모델은 양자 화학 시뮬레이션 등 복잡한 연산에 활용할 수 있지만, 연산 과정에서 발생하는 오류를 줄이고 수정하는 기술이 상용화의 주요 과제로 꼽힌다.

바라츠 CEO는 미국의 예일대학교에서 분사한 퀀텀 서킷 인수를 통해 확보한 듀얼 레일 큐비트 기술을 해결책으로 제시했다. 이 기술은 광자가 두 개의 공간 중 어느 위치에 있는지를 이용해 정보를 처리한다. 연산 과정에서 광자가 사라지는 현상인 소거 오류를 감지할 수 있는 것이 특징이다. 바라츠 CEO는 “듀얼 레일 큐비트는 광자가 사라지는 즉시 오류 발생 사실을 자체적으로 감지한다”며 “큐비트 스스로 오류를 파악해 알려주기 때문에 전체적인 오류 수정 과정을 훨씬 효율적으로 만들 수 있다”고 설명했다. 이어 그는 소거 오류가 큐비트에서 발생하는 전체 오류의 약 90%를 차지한다고 덧붙였다.

디웨이브는 오류 감지 기술을 바탕으로 오류를 수정하면서 연산을 수행할 수 있는 결함 허용 게이트 모델 시스템을 개발할 계획이다. 이와 함께 주력인 어닐링 시스템의 규모도 확대해 2031년까지 큐비트 수를 10만개로 늘리는 것을 목표로 하고 있다고 내비쳤다.

양자 기술을 국내 산업 현장에 적용하는 데는 LG CNS의 산업 전문성과 최적화 역량이 활용될 전망이다. LG CNS는 수학적 최적화 분야에서 50여명의 석·박사급 전문 인력을 보유하고 있으며, 제조·공공 등 다양한 산업 분야에서 200여건의 최적화 프로젝트를 수행했다. 프로젝트를 통해 문제 정의부터 수학적 모델링, 알고리즘 검증, 실제 적용까지 관련 경험을 축적해 왔다. 현 대표는 “산업 현장에서 양자컴퓨팅으로 실질적인 성과를 창출하려면 양자 기술뿐 아니라 산업 전반에 대한 깊이 있는 이해와 최적화 역량이 뒷받침되어야 한다”고 전했다.

현 대표는 양자컴퓨팅 도입에 따른 기대 효과로 비용 절감과 자원 배분 효율화를 꼽았다. 현 대표는 양자컴퓨팅이 한국의 정보통신기술(IT) 서비스에 가져올 변화를 묻는 앨런 바라츠 CEO의 질문에 “한국에서는 전자, 자동차, 화학과 같은 산업들이 효율성과 정밀도에 크게 의존한다”며 “양자 알고리즘을 IT 서비스에 통합하면 새로운 최적화 기능을 제공할 수 있고, 이는 비용 절감과 자원 배분 개선으로 이어질 수 있다”고 자신했다. 이어 양자 기술을 활용해 연구개발(R&D) 과정을 개선하고, 국내 산업의 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 내다봤다.

양사는 이번 파트너십 체결 전부터 양자컴퓨팅 기술의 산업 적용을 위한 연구를 진행해 왔다. LG CNS는 지난해부터 고려대학교와 함께 과학기술정보통신부 지원 사업에 참여해 소량의 2차원(2D) 컴퓨터 단층촬영(CT) 이미지로 3차원(3D) 구조를 복원하는 연구를 수행하고 있다. 인체 장기나 항공기, 배터리 등의 내부 구조를 촬영한 데이터를 바탕으로 수학적 최적화 기술을 적용해 입체 구조를 파악하는 방식이다.

서울시·서울대학교와는 협력해 싱크홀 등 지하 이상 징후를 탐지하는 기술의 현장 적용 가능성을 검증하고 있다. 양사는 이러한 연구 경험을 바탕으로 양자컴퓨팅 기술의 적용 분야를 넓히고, 산업 현장과 일상에서 발생하는 최적화 문제를 해결할 수 있는 솔루션 개발을 추진할 계획이다.

글. 바이라인네트워크
<김원민 기자>wmkim627@byline.network