‘양자 머신러닝(quantum machine learning)’ 분야에서 수익을 창출하는 스타트업이 수년내 출범할 가능성이 있다고 ‘IEEE 스펙트럼’이 보도했다.

‘IEEE 스펙트럼’에 따르면 캐나다 토론토대학 로트맨 경영스쿨(Rotman School of Management ) 산하 ‘CDL(Creative Destruction Lab)’은 양자 컴퓨팅 기술과 머신러닝 기술을 활용하는 양자 머신러닝 스타트업 육성 프로그램을 시작한다고 발표했다.

CDL 학술 소장(academic director)이자 스페인 '광학과학연구소(Institute of Photonic Sciences)' 연구 펠로우인 '피터 위텍(Peter Wittek)'이 이 프로그램을 주도한다. 그는 지난 2014년 ‘양자 머신러닝:데이터마이닝에서 양자컴퓨팅의 의미(Quantum Machine Learning: What Quantum Computing Means to Data Mining)'라는 제하의 양자 머신러닝 관련 책을 처음으로 저술했다. 그는 2008년 ’HHL‘이라 불리는 양자 알고리즘의 등장 이후 양자 머신러닝 연구가 시작됐다고 보고 있다. HHL은 고차원 선형 대수학(linear algebra) 문제를 전통적인 슈퍼컴퓨터 보다 빨리 해결했다. HHL 기반 양자 머신러닝 알고리즘은 최근 몇 년간 기술적 문헌을 통해 확산됐다.

CDL은 다음달 24일까지 전세계에서 양자 머신러닝 스타트업에 전념할 전문가들로부터 신청서를 받는다. 오는 9월까지 최대 40명의 개인 또는 팀을 선발해 1년간 양자 머신러닝에 관한 부트캠프를 진행한다. ‘IEEE 스펙트럼’은 캐나다 토론토대학 CDL의 인큐베이팅 프로그램이 성공하면 수년내 캐나다에서 양자 머신러닝 분야의 스타트업이 출범할 수 있을 것으로 예측했다.

양자 머신러닝은 양자컴퓨팅 기술과 머신러닝 기술을 결합한 하이브리드 연구 기법이다. 양자 머신러닝 기술에 관한 연구는 양자 컴퓨팅을 활용해 머신러닝 알고리즘의 속도를 빠르게 하거나 전통적인 머신러닝 시스템을 활용해 양자 컴퓨터시스템의 파워, 내구성, 효과성을 증진시키는 방법이 있다. 궁극적인 목표는 두가지를 다 하는 것이다. 소형의 양자 컴퓨터 기반 머신러닝시스템은 양자 정보에 관한 대규모 데이터셋을 이해하고 해석할 수 있다. 또는 대규모 양자컴퓨터의 연산 결과를 활용할 수도 있다. 이를 위해 대규모 양자 정보 스토리지와 성숙한 기능의 양자 컴퓨터를 온라인으로 활용할 수 있다.

구글은 올해말까지 49큐비트(qubit)의 양자컴퓨터를 개발할 계획이다. 수천 또는 수백 큐비트의 머신을 개발해 적용하려면 상당한 시일이 걸려야 한다. 피터 위텍은 “범용성을 갖춘 양자 컴퓨터를 개발하는 것은 매우 도전적인 기술적 과제”라며 매우 뛰어난 성능의 양자컴퓨터 개발을 무작정 기다리지 않는다는 입장이다.

양자 머신러닝 분야는 ‘빅(big)’ 양자컴퓨팅 없이도 양자암호학(quantum cryptography)이나 양자난수생성기(quantum random number generation) 분야처럼 가까운 장래에 니치(niche) 영역을 찾을 수 있을 것이라고 언급했다. 그는 구글, IBM 등이 실용적인 양자 컴퓨터를 개발하더라도 전통적인 의미의 GPU 기반 머신러닝 기술이 위축되지는 않을 것으로 보고 있다. 전통적인 머신러닝 기술은 많은 애플리케이션 영역에서 게임 체인저 역할을 할 것이란 지적이다.

하지만 그는 스탠다드 머신러닝 알고리즘이 ‘순수한 난수(purely random numbers)’를 생성하는데 어려움이 있다고 지적했다. 재무 애플리케이션 분야에서 많이 사용되는 몬테 카를로(Monte Carlo) 머신러닝 알고리즘은 순수한 난수를 요구하는 데 고전적인 컴퓨터로는 ‘의사 난수(pseudo-random numbers)’ 생성이 최선이라는 것이다. 이에 비해 양자시스템은 실용적으로 순수한 난수를 정의할 수 있다고 한다. MS의 양자 아케틱처 및 컴퓨팅 그룹 연구원인 ‘나단 위베(Nathan Wiebe)’는 양자 머신러닝시스템은 전통적인 0과 1의 비트 데이터 보다는 양자 컴퓨터의 큐비트에서 효과적이라고 지적했다.

양자 머신러닝 분야가 부상하면서 이 분야 연구자와 연구 기업도 생겨날 것으로 보인다. CDL 피터 위텍 소장은 내년 여름까지는 양자 머신러닝 분야의 업체가 실제 자금 모집 활동에 들어갈 수 있을 것이라고 말했다.