이석원 기자
시스코는 양자 인터넷의 기반이 될 양자 네트워크 기술을 개발 중이다. 이번에 양자컴퓨팅 실용화를 수년 앞당길 수 있는 양자 네트워크 얽힘 칩을 새롭게 발표했다. 동시에 양자 과학자 및 엔지니어가 양자 네트워크 기술을 구축하기 위한 전용 연구소인 시스코 퀀텀랩(Cisco Quantum Labs) 개설도 함께 발표했다.
현재 양자 프로세서는 수백 개의 양자비트만 탑재하고 있지만 실제 응용에는 수백만 큐비트가 필요하다. 하지만 가장 야심찬 양자컴퓨팅 로드맵조차도 2030년까지 수천 큐비트 실현을 목표로 할 뿐이다.
수십 년 전 기존 컴퓨팅도 유사한 과제에 직면했지만 네트워크 인프라를 통해 소규모 노드를 상호 연결해 데이터센터 및 클라우드 컴퓨팅 내에 강력한 분산 시스템을 구축하고 문제를 극복해 왔다.
기존 거대한 일체형 컴퓨터 시스템이 점진적으로 폐지된 것처럼 양자컴퓨팅 미래도 단일 모놀리식 양자컴퓨터에 있지는 않다. 이에 따라 시스코는 프로세서가 전용 네트워크를 통해 연계되는 확장형 양자 데이터센터야말로 현실적이고 실현 가능한 양자컴퓨팅의 미래라고 주장한다.
이런 배경 속에서 시스코가 개발한 게 바로 양자 네트워크 얽힘 칩이다. 이 칩은 양자 네트워크 구상 핵심 구성요소로 캘리포니아대학교 산타바버라 캠퍼스 연구팀과 공동으로 프로토타입이 개발됐다. 시스코는 이 양자 네트워크 얽힘 칩에 대해 양자 텔레포테이션을 통해 거리와 관계없이 즉각적인 연결을 가능케 하는 얽힘 상태의 광자 쌍을 생성한다고 설명한다.
시스코는 이 양자 네트워크 얽힘 칩이 갖춘 강점으로 4가지를 제시했다. 첫째 기존 인프라에서 작동 가능. 표준 통신 파장에서 작동하기 때문에 기존의 광섬유 인프라를 그대로 활용할 수 있다. 둘째 실용적 배포 가능성. 양자 네트워크 얽힘 칩은 소형 포토닉 집적회로(PIC)로 상온에서 작동하며 기존 확장 가능한 시스템 배포에 적합하다. 셋째 에너지 효율성. 소비 전력은 1mW 미만이다. 넷째 고성능. 출력 채널당 100만 개 고충실도 얽힘 광자 쌍을 생성하며 칩 하나당 초당 최대 2억 개 얽힘 광자 쌍을 생성할 수 있다.
시스코 측 관계자는 얽힘 칩 활용 사례에 대해 금융 기관이 거래 타이밍을 동기화하는 작업이나 과학자가 인과관계를 발견하는 작업 등을 예로 들며 다양한 활용 가능성을 언급했다.
이와 함께 시스코는 캘리포니아주 산타모니카에 시스코 퀀텀랩을 개설한다고 발표했다. 시스코 퀀텀랩은 이론적 개념과 실용적 구현 간 간극을 메우는 양자 네트워크 솔루션을 실험할 수 있는 연구소로 기능한다.
시스코 퀀텀랩에서는 얽힘 칩 외에도 얽힘 분산 프로토콜, 분산 양자컴퓨팅 컴파일러, 양자 네트워크 개발 키트, 양자 진공 잡음을 이용한 양자 난수 생성기 등 양자 네트워크 스택 비전을 완성하기 위한 핵심 구성요소에 대한 연구 및 개발이 진행 중이다. 또 시스코는 전체 포트폴리오에 포스트양자암호(PQC) 표준을 구현, 포스트양자 시대에도 기존 네트워크 보안이 확보될 수 있도록 한다는 방침이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
